Reja: Raqamli

Ushbu kontseptsiyaning yana bir dastlabki tarafdori edi Jefri Dammer (1909–2002), uchun 
ishlaydigan radar olimi Qirollik radiolokatsiya tizimi inglizlarning Mudofaa vazirligi. Dummer 
ushbu g'oyani jamoatchilikka Sifatdagi elektron komponentlarning rivojlanishi bo'yicha 
simpoziumda taqdim etdi Vashington, Kolumbiya 1952 yil 7-mayda.[7] U o'zining g'oyalarini 
targ'ib qilish uchun ko'plab simpoziumlarni berdi va 1956 yilda bunday sxemani qurishga 
muvaffaq bo'lmagan. 1953-1957 yillarda Sidni Darlington va Yasuro Tarui (Elektrotexnika 
laboratoriyasi) 
bir 
nechta 
tranzistorlar 
umumiy 
faol maydonni baham ko'rishi mumkin bo'lgan o'xshash chip dizaynlarini taklif qildi, ammo yo'q 
edi elektr izolyatsiyasi ularni bir-biridan ajratish. Monolitik integral mikrosxemasi yoqilgan 
Mohamed M. Atalla"s sirt passivatsiyasi elektr stabillashadigan jarayon kremniy orqali 
yuzalar 
termal oksidlanish
, buni amalga oshirish uydirma kremniydan foydalangan holda yaxlit integral 
mikrosxemalar. Bu uchun asos bo'ldi tekislik jarayonitomonidan ishlab chiqilgan Jan Xerni da 
Fairchild Semiconductor 1959 yil boshida, bu monolitik integral mikrosxemaning ixtirosi uchun 
juda muhim edi.[8][9][10] Monolitik ICning asosiy tushunchasi bu printsipdir p – n tutashuv 
izolyatsiyasi, bu har bir tranzistorning bir xil kremniy qismiga qaramasdan mustaqil ishlashiga 
imkon beradi. Atallaning sirt passivatsiyasi jarayoni izolyatsiya qilingan diodlar va 
tranzistorlar,[11] tomonidan bitta silikon parchasida mustaqil tranzistorlarga uzatilgan Kurt 
Lexovec da Sprague Electric 1959 yilda,[12] va keyin mustaqil ravishda Robert Noys o'sha yili 
Fairchildda. 
Dizayn Narxi loyihalash va murakkab integral mikrosxemani ishlab chiqish juda yuqori, odatda 
bir necha o'n million dollar.[63][64] Shuning uchun, ishlab chiqarish hajmi yuqori bo'lgan 
integral mikrosxemalar mahsulotlarini ishlab chiqarish faqat iqtisodiy ma'noga ega, shuning 
uchun takrorlanmaydigan muhandislik (NRE) xarajatlar odatda millionlab ishlab chiqarish 
birliklariga 
tarqaladi. 
Zamonaviy yarimo'tkazgich mikrosxemalari milliardlab tarkibiy qismlarga ega bo'lib, ularni 
qo'lda loyihalash uchun juda murakkab. Dizaynerga yordam beradigan dasturiy vositalar juda 
muhimdir. Elektron dizaynni avtomatlashtirish (EDA), shuningdek, elektron deb nomlanadi 
Kompyuter yordamida loyihalash (ECAD),[65] toifasi dasturiy vositalar loyihalash uchun 
elektron tizimlarshu jumladan integral mikrosxemalar. Asboblar a da birgalikda ishlaydi dizayn 
oqimi muhandislar butun yarimo'tkazgich chiplarini loyihalash va tahlil qilish uchun 
foydalanadilar. 1980-yillarda, dasturlashtiriladigan mantiqiy qurilmalar ishlab chiqilgan. Ushbu 
qurilmalar integral mikrosxemalar ishlab chiqaruvchisi tomonidan o'rnatilmasdan, mantiqiy 
funktsiyasi va ulanishi foydalanuvchi tomonidan dasturlashtirilishi mumkin bo'lgan sxemalarni 
o'z ichiga oladi. Bu kabi bir xil LSI tipidagi funktsiyalarni amalga oshirish uchun bitta chipni 
dasturlash imkonini 
beradi mantiq eshiklari
, qo'shimchalar va registrlar. Dasturlash imkoniyati 
kamida to'rtta shaklga ega - ular bo'lishi mumkin bo'lgan qurilmalar faqat bir marta 
dasturlashtirilgan, o'chirilishi va keyin qayta dasturlashtirilishi mumkin bo'lgan qurilmalar 
ultrabinafsha nurlaridan foydalanish, yordamida dasturlash mumkin bo'lgan qurilmalar (qayta) 
flesh xotirava maydonda dasturlashtiriladigan darvoza massivlari Istalgan vaqtda, shu jumladan 
ish paytida dasturlash mumkin bo'lgan (FPGA). Amaldagi FPGA'lar (2016 yil holatiga ko'ra) 
millionlab eshiklarning ekvivalentini amalga oshirishi va ishlashi mumkin chastotalar 1 ga qadar 
Gigagertsli.[70] 
Kabi analog IClar sensorlar, quvvatni boshqarish davrlariva operatsion kuchaytirgichlar (op-
amps), ishlov berish orqali ishlash uzluksiz signallar. Kabi analog funktsiyalarni bajaradilar 
kuchaytirish, faol filtrlash, demodulatsiyava aralashtirish. Analog IClar noldan qiyin analog 
zanjirni loyihalashtirish va / yoki qurish o'rniga mutaxassislar tomonidan ishlab chiqilgan analog 
zanjirlarga 
ega 
bo'lishlari 
bilan 
elektron 
dizaynerlarning 
yukini 
engillashtiradi. 
Kabi funktsiyalarni yaratish uchun IClar analog va raqamli davrlarni bitta chipda birlashtirishi 
mumkin analog-raqamli konvertorlar va raqamli-analogli konvertorlar. Bunday aralash signalli 
sxemalar kichik o'lchamlarni va arzonroq 
narxlarni taklif qiladi
, ammo signal aralashuvini diqqat 
bilan hisobga olish kerak. 1990-yillarning oxiriga qadar, radiolar bir xil arzon narxda to'qib 
bo'lmaydi CMOS jarayonlar mikroprotsessor sifatida. Ammo 1998 yildan buyon ko'plab 
radiochipslar ishlab chiqilgan RF CMOS jarayonlar. Bunga Intel kompaniyalarini misol keltirish 
mumkin DECT simsiz telefon yoki 802.11 (Wi-fi) tomonidan yaratilgan chiplar Ateros va 
boshqa kompaniyalarIntegral mikrosxemalar har biri fotolitografiya bilan aniqlangan va odatda 
har xil ranglarda ko'rsatilgan bir-birining ustiga chiqadigan ko'plab qatlamlardan tashkil topgan. 
Ba'zi qatlamlar har xil dopantlarning substratga tarqalishini belgilaydi (diffuzion qatlamlar deb 
ataladi), ba'zilari qo'shimcha ionlar implantatsiya qilinadigan joyni (implantatsiya qatlamlari), 

ba'zilari o'tkazgichlarni (dopinglangan polisilikon yoki metall qatlamlar), boshqalari o'tkazuvchi 
qatlamlar 
orasidagi 
bog'lanishni 
belgilaydi. 
(qatlamlar 
orqali yoki aloqa qilish). Barcha komponentlar ushbu qatlamlarning o'ziga xos birikmasidan 
qurilgan. 
O'z-o'zidan moslashtirilgan holda CMOS jarayon, a tranzistor darvoza qatlami (polisilikon yoki 
metall) 
diffuziya 
qatlamini 
kesib 
o'tgan 
joyda 
hosil 
bo'ladi. 
Imkoniyatli tuzilmalar, shaklida juda o'xshash parallel o'tkazgich plitalari an'anaviy elektr 
kondansatör, "plitalar" maydoniga qarab, plitalar orasidagi izolyatsion material bilan hosil 
bo'ladi. 
IClarda 
keng 
ko'lamdagi 
kondansatörler 
keng 
tarqalgan. 
Ba'zan chipdagi hosil qilish uchun turli uzunlikdagi chiziqlar ishlatiladi rezistorlareng ko'p bo'lsa 
ham mantiqiy davrlar har qanday qarshilikka muhtoj emasmiz. Qarshilikka chidamliligi bilan 
birlashtirilgan rezistiv strukturaning uzunligini uning kengligiga nisbati qarshilikni aniqlaydi. 
Kamdan-kam hollarda, induktiv tuzilmalar ularni mikrosxemalar kabi o'ralgan yoki simulyatsiya 
qilingan 
holda 
qurish 
mumkin 
gyratorlar. 
CMOS qurilmasi faqat oqimni tortib olganligi sababli o'tish o'rtasida mantiq davlatlar, CMOS 
qurilmalari nisbatan kamroq oqim sarflaydi bipolyar o'tish transistorlari qurilmalar. A tezkor 
xotira integral mikrosxemaning 
eng muntazam turi
; eng yuqori zichlikdagi qurilmalar shu tariqa 
xotiralar; lekin hatto a mikroprotsessor chipda xotira bo'ladi. (Birinchi rasmning pastki qismidagi 
muntazam massiv tuzilishini ko'ring.[qaysi?]) Garchi konstruktsiyalar murakkab bo'lsa ham - 
kengliklari 
o'nlab 
yillar 
davomida 
qisqarib 
bormoqda 
- 
qurilma 
kengliklariga qaraganda qatlamlar juda nozik bo'lib qolmoqda. Materiallar qatlamlari yorug'lik 
bo'lishiga qaramay fotografik jarayonga o'xshab to'qilgan to'lqinlar ichida ko'rinadigan spektr 
material qatlamini "ochish" uchun ishlatib bo'lmaydi, chunki ular xususiyatlar uchun juda katta 
bo'ladi. Shunday qilib fotonlar yuqori chastotalar (odatda ultrabinafsha) har bir qatlam uchun 
naqshlarni yaratish uchun ishlatiladi. Har bir xususiyat juda kichik bo'lgani uchun, elektron 
mikroskoplar a uchun muhim vositalar jarayon bo'lishi mumkin bo'lgan muhandis disk 
raskadrovka 
uydirma 
jarayoni. 
Har bir qurilma qadoqlashdan oldin avtomatlashtirilgan sinov uskunalari (ATE) yordamida 
sinovdan o'tkaziladi gofret sinoviyoki gofretni tekshirish. Keyin gofret to'rtburchaklar bloklarga 
bo'linib, ularning har biri a deb nomlanadi o'lmoq. Har bir yaxshi o'lim (ko'plik) zar, o'ladi, yoki 
o'lmoq) yordamida paketga ulanadi alyuminiy (yoki oltin) bog'lovchi simlar qaysiki termoson 
bilan bog'langan[73] ga prokladkalar, odatda o'limning chekkasida joylashgan. Termosonik 
bog'lanish birinchi bo'lib tashqi dunyo bilan ushbu muhim elektr aloqalarini shakllantirishning 
ishonchli vositasini taqdim etgan A.Kukulalar tomonidan kiritilgan. Paketdan so'ng, qurilmalar 
gofretni tekshirish paytida ishlatiladigan bir xil yoki o'xshash ATE-da yakuniy sinovdan o'tadi. 
Sanoat tomografiyasini skanerlash ham ishlatilishi mumkin. Sinov narxi arzonroq mahsulotlarni 
ishlab chiqarish narxining 25% dan ortig'ini tashkil qilishi mumkin, ammo kam rentabellikga 
ega, katta va yuqori narxlardagi qurilmalarda ahamiyatsiz bo'lishi mumkin. Integral 
mikrosxemaning har bir qatlamini suratga olish va tayyorlash orqali nusxalash imkoniyati 
fotomasklar olingan fotosuratlar asosida uni ishlab chiqarish uchun maketlarni loyihalashni 
muhofaza qilish to'g'risidagi qonun hujjatlarini kiritish uchun sababdir. The 1984 yil 
yarimo'tkazgich chiplarini himoya qilish to'g'risidagi qonun integral mikrosxemalarni ishlab 
chiqarish uchun ishlatiladigan fotomasklar uchun intellektual mulkni himoya qilish.[80] 
Vashington shahrida 1989 yilda diplomatik konferentsiya bo'lib o'tdi, unda integral 
mikrosxemalarga nisbatan intellektual mulk to'g'risidagi Shartnoma qabul qilindi.[81] (IPIC 
shartnomasi). 
Vashington shartnomasi yoki IPIC shartnomasi (1989 yil 26 mayda Vashingtonda imzolangan) 
deb nomlangan integral mikrosxemalarga nisbatan intellektual mulk to'g'risidagi 
shartnoma 
hozirda 
amalda 
emas
, 
ammo 
qisman 
TRIPS 
kelishuv.[82] 
Bir qator mamlakatlarda, shu jumladan Yaponiyada IC layout dizaynini himoya qiluvchi milliy 
qonunlar qabul qilingan,[83] The EC,[84] Buyuk Britaniya, Avstraliya va Koreya. Buyuk 
Britaniya mualliflik huquqi, dizayn va patent to'g'risidagi qonunni qabul qildi, 1988 yil, v. 48, § 
213, dastlab mualliflik huquqi to'g'risidagi qonun chip topografiyalarini to'liq himoya qiladi 
degan pozitsiyani olganidan keyin. Qarang British Leyland Motor Corp. Armstrong Patents Co. 
AQSh chip ishlab chiqarishi tomonidan qabul qilingan Buyuk Britaniyaning mualliflik huquqi 
yondashuvining nomuvofiqligi haqidagi tanqidlar chiplarga oid keyingi ishlanmalarda bayon 
etilgan.[85] 
Avstraliya 1989 yilda "O'chirish tartibi to'g'risidagi qonun" ni a sui generis chiplardan himoya 

qilish shakli. Koreya o'tgan Yarimo'tkazgichli integral mikrosxemalarni loyihalashtirishga oid 
dalolatnoma. Oddiy integral mikrosxemalarning dastlabki kunlarida texnologiyaning keng 
ko'lami har bir chipni faqat bir nechtasi bilan cheklab qo'ydi tranzistorlarva past darajadagi 
integratsiya dizayni jarayoni nisbatan sodda ekanligini anglatardi. Ishlab chiqarish samaradorligi 
bugungi kun me'yorlari bo'yicha ham ancha past edi. Sifatida metall-oksid-yarim o'tkazgich 
(MOS) texnologiyasi rivojlanib, 
millionlab
, so'ngra milliardlab MOS tranzistorlari bitta chipga 
joylashtirilishi mumkin,[87] va yaxshi dizaynlar puxta rejalashtirishni talab qilib, maydonni 
keltirib chiqardi elektron dizaynni avtomatlashtirishyoki EDA. Kichik miqyosdagi integratsiya 
(SSI) Birinchi integral mikrosxemalarda faqat bir nechta tranzistorlar mavjud edi. O'nlab 
tranzistorlarni o'z ichiga olgan dastlabki raqamli davrlar bir nechta mantiqiy eshiklarni va 
Plessey SL201 yoki Flibs TAA320 ikkita tranzistorga ega edi. O'shandan beri integral 
mikrosxemadagi 
tranzistorlar 
soni 
keskin 
oshdi. 
"Katta 
miqyosli 
integratsiya" (LSI) atamasi birinchi marta tomonidan ishlatilgan IBM olim Rolf Landauer 
nazariy kontseptsiyani tavsiflashda;[90] bu atama "kichik miqyosli integratsiya" (SSI), "o'rta 
miqyosdagi integratsiya" (MSI), "juda katta miqyosdagi integratsiya" (VLSI) va "o'ta katta 
ko'lamli integratsiya" (ULSI) atamalarini keltirib chiqardi. ). Dastlabki integral mikrosxemalar 
SSI 
edi. 
SSI davrlari erta uchun juda muhim edi aerokosmik loyihalar va aerokosmik loyihalar 
texnologiyani rivojlantirishga yordam berdi. Ikkalasi ham Minuteman raketasi va Apollon 
dasturi ularning inertial rahbarlik tizimlari uchun engil raqamli kompyuterlar kerak edi. Garchi 
Apollon qo'llanmasi etakchi va g'ayratli integral mikrosxemalar texnologiyasi,[91] uni ommaviy 
ishlab chiqarishga majbur qilgan Minuteman raketasi edi. Minuteman raketa dasturi va boshqalar 
Amerika Qo'shma Shtatlari dengiz kuchlari dasturlar 1962 yilda jami 4 million dollarlik integral 
mikrosxemalar bozorini tashkil etdi va 1968 yilga kelib AQSh hukumati tomonidan sarflangan 
xarajatlar bo'sh joy va mudofaa hali ham 312 million dollarlik umumiy ishlab chiqarishning 37 
foizini 
tashkil 
etdi. 
AQSh hukumati tomonidan talab yangi tashkil etilayotgan integral mikrosxemalar bozorini 
qo'llab-quvvatladi, chunki xarajatlar IC firmalariga kirib borish uchun etarli darajada 
pasayguncha sanoat bozor va oxir-oqibat iste'molchi bozor. Integral sxemaning o'rtacha narxi 
1962 yildagi 50,00 dollardan 1968 yilda 2,33 dollarga tushdi.[92] Integratsiyalashgan sxemalar 
paydo 
bo'la 
boshladi 
iste'mol 
mahsulotlari 1970 yillarning boshiga kelib. Odatiy dastur edi FM televidenie qabul 
qiluvchilarida tashuvchilararo ovozni qayta ishlash. O'rta miqyosdagi integratsiya (MSI) 
Integral mikrosxemalarni ishlab chiqishning navbatdagi bosqichida har bir mikrosxemada yuzlab 
tranzistorlar joylashgan "o'rta miqyosli integratsiya" (MSI) deb nomlangan qurilmalar paydo 
bo'ldi. 
MOSFET miqyosi texnologiya yuqori zichlikdagi chiplarni yaratishga imkon berdi.[31] 1964 
yilga kelib MOS chiplari yuqori darajaga ko'tarildi tranzistor zichligi va ishlab chiqarish 
xarajatlari 
nisbatan 
past 
ikki 
qutbli 
chiplar.[39] 
1964 yilda, Frank Uanlass bitta chipli 16 bitli namoyish qildi smenali registr u keyinchalik 120 
ni yaratgan MOS tranzistorlari bitta chipda.[93][94] Xuddi shu yili, Umumiy mikroelektronika 
birinchi reklama rolikini taqdim etdi MOS integral mikrosxemasi 120 dan iborat chip p-kanal 
MOS tranzistorlar.[38] Bu 20-bit 
edi smenali registr
, Robert Norman tomonidan ishlab 
chiqilgan[37] va Frank Uanlass.[95] MOS chiplari murakkablikda oldindan taxmin qilingan 
darajada oshdi Mur qonuni, yuzlab chiplarga olib keladi MOSFETlar 1960-yillarning oxiriga 
kelib 
chipdaKeng 
miqyosli 
integratsiya 
(LSI) 
Xuddi shu MOSFET masshtablash texnologiyasi va iqtisodiy omillar asosida olib borilgan 
keyingi 
rivojlanish, 
1970-yillarning 
o'rtalariga 
kelib "keng miqyosli integratsiya" ga (LSI) olib keldi va har bir chip uchun o'n minglab 
tranzistorlar to'g'ri keldi.[96] 
SSI, MSI va LSI va VLSI qurilmalarini qayta ishlash va ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan 
maskalar (masalan, 1970-yillarning boshlaridagi mikroprotsessorlar) asosan qo'lda yaratilgan, 
ko'pincha Rubilitlenta yoki shunga o'xshash narsalar.[97] Katta yoki murakkab IC uchun 
(masalan xotiralar yoki protsessorlar), bu ko'pincha muhandislar guruhi nazorati ostida 
joylashtirilgan elektron sxemani boshqaradigan maxsus yollangan mutaxassislar tomonidan 
amalga oshirilgan, ular shuningdek, elektron dizaynerlar bilan birgalikda tekshirishadi va 
to'g'riligini 
va 
to'liqligini 
tekshiring 
har 
bir 
niqob. 
1970-yillarning boshlarida o'rtacha miqdorda ishlab chiqarila boshlangan 1K-bitli operativ 

xotira, kalkulyator chiplari va birinchi mikroprotsessorlar kabi integral mikrosxemalar 4000 dan 
kam tranzistorga ega edi. Kompyuterning asosiy xotiralari va ikkinchi avlod mikroprotsessorlari 
uchun 10 000 tranzistorga yaqinlashadigan haqiqiy LSI sxemalari 1974 yil atrofida ishlab 
chiqarila 
boshlandi. 
Kabi ba'zi SSI va MSI 
chiplari alohida tranzistorlar
, hanuzgacha eski uskunalarni saqlash va 
faqat bir nechta eshiklarni talab qiladigan yangi qurilmalarni qurish uchun ommaviy ravishda 
ishlab chiqarilmoqda. The 7400 seriyali ning TTL masalan, chiplar a ga aylandi amalda standart 
va ishlab chiqarishda qolmoqda. Ushbu zichlikni oshirish uchun bir nechta rivojlanish kerak edi. 
Ishlab chiqaruvchilar kichikroqqa o'tdilar. 

Download 0,8 Mb.