Предмет электроника и схемы 2, содержание и методы

ЛЕКЦИЯ 1
ТЕМА: ПРЕДМЕТ ЭЛЕКТРОНИКА И СХЕМЫ - 2, СОДЕРЖАНИЕ И МЕТОДЫ


План:
1.История создания ИМС
2.Концепция наноэлектроники
3.Концепция функциональной электроники

Первые ИМС были созданы в 1958 году. ИМС отличаются компактностью, малым весом, малым энергопотреблением, высокой надежностью и в настоящее время разрабатываются в трех конструктивно-технологических вариантах: толстопленочном и тонкопленочном, полупроводниковом и гибридном.

Развитие микроэлектроники с 1965 г. шло в соответствии с законом Г. Мура, означающим, что каждые два года количество элементов в современных ИМС удваивается. В настоящее время насчитывается 106 ÷ 109 сверхвысоких (СВ) и гигавысоких (ГВ) ИМС.
Микроэлектроника за свою полувековую историю развивалась в направлении уменьшения размеров элементов ИМС. В 1999 году микроэлектроника трансформировалась в наноэлектроник, преодолев 100-нм порог технологического разделения. В настоящее время широко используется техпроцесс 45 нм. Обратите внимание, что этот процесс основан на оптической литографии.
Методы создания микроэлектронных устройств (ИМС), такие как традиционные планарные процессы, могут достичь экономических, технологических и интеллектуальных пределов в ближайшие 10 лет с экспоненциальным ростом затрат по мере того, как устройства становятся меньше и сложнее. Проблему придется решать на новом качественном уровне методами нанотехнологий.
В транзисторах МДП традиционно используется запорный диэлектрик с SiO₂, с толщиной диэлектрика менее 1 нм при переходе на технологию 45 нм. В этом случае увеличивается ток утечки через дно барьера. Рассеяние энергии на 1 см² поверхности кристалла достигает 1 кВт. Проблема протекания тока через тонкий диэлектрик решается путем замены SiO₂ другими диэлектриками с диэлектрической проницаемостью ε, например оксидами гафния или циркония с ε ~20÷25.
В будущем, когда длина канала транзистора будет уменьшена до 5 нм, квантовые события в транзисторе будут оказывать большое влияние на его характеристики, и, в частности, туннелирование между стоком и истоком будет увеличивать энергию, рассеиваемую на 1 см² поверхности на 1 кВт.
Достижения планарной технологии при разработке современных процессоров, устройств памяти и других цифровых ИМС позволили для ИМС создавать рабочие элементы с размерами 90 нм, 45 нм и даже 28 нм. Это верно с точки зрения существующего ISO/TK 229. Однако планарный процесс является первым с появлением ИМС она появилась в 1960-х годах, когда еще не было нанотехнологий, и с тех пор принципиально не изменилась.
Сегодня уровень развития телекоммуникационных и информационных систем зависит от уровня применения продуктов микроэлектроники и наноэлектроники.
Из-за физических ограничений развития интегральной микроэлектроники наряду с традиционной микроэлектроникой стремительно развивается новая область электроники - наноэлектроника.