Mavzu: Raqamli integral sxemalarni modifikatsiya tizimlari va belgilanishi

§3 . Intergal sxemalarini belgilash tizimlari
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)
1-Raqamli integral mikrosxemalar. Integral mikrosxema (IMS) – bu o`zaro bog`langan bir necha tranzistorlar, diodlar, kondensatorlar. Rezistorlar yig`indisi hisoblanadi va u yagona texnologik siklda tayyorlanib (yani bir paytda), elektr signallarini o`zgartirishda ma`lum funksiyalarni bajaradi.
IMS tarkibiga kirgan komponentlar undan mustaqil ajratib olinishi va mustaqil buyum sifatida ishlatilishi mumkin emas. Ular integral elementlar deb ataladi. Ulardan farqli o`laroq ularga konstruktiv moslashtirilgan detal va qurilmalar diskret komponentlar deb ataladi. Ular asosida tuzilgan bloklar esa diskret sxemalar deb ataladi.
Yuqori puhtalik va sifat, ihchamlik, engillik, arzonlik integral mikrosxemalarini halq ho`jaligini barcha sohalarida keng qo`llanilishga sabab bo`lmoqda. Zamonaviy mikroelektrotexnika asosini yarimo`tkazgichli integral mikrosxemnalar tashkil etmoqda. Zamonaviy yarimo`tkazgichli IMS kristtallarini o`lchamlari 1,5x1,5 dan 6x6 mm gacha.
Kristall maydoni qancha katta bo`lsa unga shuncha ko`p elementli integral mikrosxemani joylashtirish mumkin bo`ladi.
Integral mikrosxemalarida tranzistorlarni ma`lum ulanishlar asosida rezistor va kondensator hosil qilish mumkin.
Yarimo`tkazgichli IMS larni hususiyati shundan iboratki ularni elementlari orasida induktivlik g`altagi yo`q, chunki shu paytgacha qattiq jismlarda elektromagnit induksiyasiga ekvivalent bo`lgan fizik hodisa olish imkoniyati bo`lmagan.
Katta integral mikrosxema – deb ko`p sonli bir turli yacheykalardan tashkil topgan ko`p o`lchamli yarimo`tkazgichli qurilmaga aytiladi. U murakkab funksiaonal sxemaga birlashgan bo`ladi.
Hozirgi kunda ishlab chiqarayotgan katta integral mikrosxemalar (KIMS) 10 ming va undan ortiq mantiq elementlaridan tashkil topadi.
Barcha KIMS lar uch sinfga bo`linadi.
1) hisoblagichlar, rezistorlar, jamlagichlar, arifmetik-mantiq qurilmalari tipidagi funksional bloklar:
2) xotiras qurilmalari (XQ):
3) mikroprosessorlar (MP).
Dastlabki KIMS lar MDP (metall dielektrik poluprovodnik lar) struktura asosida qurilgan. Hozirgi kunda KIMS element bazasiga bipolyar strukturalar ham kiradi.
Elektron va yarimo`tkazgichli qurilmalarni loyihalashni umumiy holatlari.
To`g`ri elektron va yarimo`tkazgichli qurilmalarni strukturaviy va prinspial elektr sxemalari ularni ishlash prinsplarini taxlil qilishga o`rgatadi. Ammo bu elektr sxemalar elektrik va yarimo`tkazgichli qurilmalarni konstruksiyasini belgilay olmaydi, balki ularni tuzish uchun asos bo`la oladi holos. Bunday qurilmalarni loyihalashni asosiy prinsplari haqida tushunchalar ularni ishlab chiqarishdagina emas. Balki ulardan foydalanish uchun ham kerak bo`ladi. Elektron va yarimo`tkazgichli qurilmalarni elementlari aktiv va passiv bo`linadi.
Aktiv elementlarga quyidagilar kiradi: yarimo`tkazgichli va elektrovakuum asboblar.
Passiv elementlarga esa: rezistorlar, kondensatorlar, transformatorlar, induktivlik g`altaklari, rele, ulagichlar, indikatorlar, sim va kabellar.
Qurilma elementlari optimal holatda joylashtirilishi va mahkamlanishi lozim, bir brilari bilan prinspial sxema asosida ulanishi kerak.
Zamonaviy elektron va yarimo`tkazgichli qurilmalarni ko`pchilik qismi bosma platalarga joylashtirilgan. Bunday platalar dielektrik asos hisoblanib teshiklari mavjud va chizmalar ko`rsatilgan. 0,3-1,5 mm diametrda hosil qilingan teshiklar osma elementlar (integral sxemalar, tranzistorlar, rezistorlar, kondensatorlar)ni joylashtirish, bosma platani mahkamlash hamda teskari tomonda joylashtirilgan elementlarni ulash uchun ishlatiladi. Teshik devorlari metallashtiriladi.
Osma elementlarni uchlari teshiklarda qalaylanadi, chunki ularga bosim simlar kelgan. Shunday qilib bosma uzel (tugun) hosil qilinadi.
Bosma platalarni yuzasini qisqartirish uchun ko`pqatlamli platalar (KQP) qo`llaniladi, ular almshinuvchi dielektrik qatlamlardan tuzilgan bo`ladi. KQP qatlamlarda bosma simlarni taqsimlanishi bosma platalarni o`lchamlarini keskin qisqartirishga olib keladi, bu narsa ko`p chiqishlarga ega bo`lgan mikrosxemalardan foydalaniladi.
Elektron va yarimo`tkazgichli qurilmalar (EYAK) ni loyihalash va ishlatishda agregatlashtirishni qo`llash katta foyda beradi. Agregatlashtirish-o`zaro almashtiriladigan uzel va bloklardan tuzilgan apparatlarni konpanovkalash usulidir.
Agregatlashgan komplekslarni tuzishda unga kirgan barcha uzel va bloklarni to`la elektrik va konstruktiv almashinishi ko`zda tutiladi. Asosiy tipoviy bloklar va subbloklar unifikasiyalashtirilgan, bu holat yangi apparaturalarni ishlab chiqish va ishlab chiqarishga tadbiq etish vaqtini keskin qisqartiradi. Agregatli komplekslarga standart o`lchamlarga ega bo`lgan konstruktiv elementlar yig`masi kiradi.
Agregatli komplekslar nomentklaturasi shunday tuziladiki, nisbatan oz bloklar yig`indisini ma`lum soniida turli murakkablikka vazifaga ega bo`lgan qurilma va sistemalar ko`rish mumkin bo`lsin. Agregat kompleksiga misol qilib emirilmaydigannazorat qurilmasi kompleksini olish mumkin. Uni tarkibiga mashina, belgilangan cjastota generatori, analog-diskret o`zgartirgich va bir kanalli o`zi yozar rezistorlar subbloklari hamda bazi bir boshqa bloklar kiradi.
Elk\ektron va yarimo`tkazgichli qurilmalarni konstruktiv bajarilishi juda hilma hil va ularni vajifalari ishlatilish sohasi bilan aniqlanadi. Maslan stasionar sharoitlarda ishlash uchun mo`ljallangan elektron apparaturani samoliot bortiga yoki kosmik kemada ishlatiladihan apparaturadan farqi katta.
Hulosa qilib shuni aytish mumkinki: hozirgi kunda elektron, yarimo`tkazgichli hamda elektromagnitlar asosida turli qurilmalar, avtomatlashtirilgan sanoat robotlari va manipulyatorlar tuzilmoqda. Ular yordamida tehnologik jarayonlarni boshqarish, nazorat va axborot sistemalari takomillashmoqda.


Xulosa
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

Adabiyotlar ro`yhati:
1. .Каримов ва бошкалар. Электротехника ва электроника асослари. Т. «Укитувчи» 1995 йил.
2. .Шихин и другие. Электротехника. М. «Высшая школа» 1989 год.
3. А.Рахимов. Электротехника ва электроника асослари .Т. «Укитувчи» 1998 йил.
4. А.И. Холбобоев, Н.А.Хошимов. Умумий электротехника ва электроника асослари. 2000 йил.
5. В.В.Паушин и другие. Основа автоматики вычислительный 4 микропроцессорной техники.Т. 1989 год.