Интегральная схема - Integrated circuit

«Силиконовый чип» перенаправляется сюда. Для журнала электроники см. Кремниевый чип.
«Микрочип» перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Микрочип (значения).

Стираемая программируемая постоянная память (EPROM) интегральные схемы в двухрядные пакеты. Эти пакеты иметь прозрачное окно, которое показывает умереть внутри. Окно используется для стирания памяти, подвергая чип воздействию ультрафиолетовый свет.
Интегральная схема из микрочипа памяти EPROM, показывающая блоки памяти, поддерживающую схему и тонкие серебряные провода, которые соединяют кристалл интегральной схемы с ножками корпуса
Виртуальная деталь интегральной схемы через четыре слоя планаризованной медное соединение, вплоть до поликремния (розовый), лунок (сероватый) и субстрата (зеленый)

An Интегральная схема или же монолитная интегральная схема (также называемый IC, а чип, или микрочип) представляет собой набор электронные схемы на одном небольшом плоском кусочке (или «фишке») полупроводник материал, который обычно кремний. Интеграция большие числа крошечных МОП транзисторы в небольшую микросхему приводит к схемам, которые на порядки меньше, быстрее и дешевле, чем схемы, построенные из дискретных электронные компоненты. IC массовое производство возможности, надежность и структурный подход к конструкция интегральной схемы обеспечила быстрое внедрение стандартизированных ИС вместо конструкций с дискретными транзисторы. ИС теперь используются практически во всем электронном оборудовании и произвели революцию в мире электроника. Компьютеры, мобильные телефоны, и другие цифровые бытовая техника в настоящее время являются неотъемлемой частью структуры современного общества, что стало возможным благодаря небольшому размеру и низкой стоимости ИС.

Интегральные схемы стали практичными благодаря технологическим достижениям в металл – оксид – кремний (MOS) изготовление полупроводниковых приборов. С момента своего появления в 1960-х годах размер, скорость и емкость микросхем значительно выросли благодаря техническим достижениям, которые позволяют устанавливать все больше и больше МОП-транзисторов на микросхемы того же размера - современный чип может иметь много миллиардов МОП-транзисторов в одном корпусе. площадь размером с ноготь человека. Эти достижения, примерно следующие Закон Мура делают компьютерные чипы современными, обладающими в миллионы раз большей емкостью и в тысячи раз большей скоростью, чем компьютерные чипы начала 1970-х.

ИС имеют два основных преимущества перед дискретные схемы: стоимость и производительность. Стоимость низкая, потому что микросхемы со всеми их компонентами печатаются как единое целое фотолитография вместо того, чтобы строить по одному транзистору за раз. Кроме того, в корпусных ИС используется гораздо меньше материала, чем в дискретных схемах. Производительность высока, потому что компоненты ИС переключаются быстро и потребляют сравнительно мало энергии из-за своего небольшого размера и близости. Главный недостаток ИС - дороговизна их разработки и изготовить необходимый фотошаблоны. Такая высокая начальная стоимость означает, что ИС коммерчески жизнеспособны только тогда, когда большие объемы производства ожидаются.

Терминология

An Интегральная схема определяется как:[1]

Схема, в которой все или некоторые элементы схемы неразрывно связаны и электрически связаны между собой, так что она считается неделимой для целей строительства и торговли.

Цепи, отвечающие этому определению, могут быть построены с использованием множества различных технологий, включая тонкопленочные транзисторы, толстопленочные технологии, или же гибридные интегральные схемы. Однако в общем использовании Интегральная схема стал относиться к цельной конструкции схемы, первоначально известной как монолитная интегральная схема, часто построенный на едином куске кремния.[2][3]

История

Джек Килби оригинальный гибридная интегральная схема с 1958. Это была первая интегральная схема, сделанная из германий.

Ранней попыткой объединить несколько компонентов в одном устройстве (например, современные ИС) была Loewe 3NF электронная лампа 1920-х годов. В отличие от микросхем, он был разработан с целью уклонение от налогов, как и в Германии, с радиоприемников взимался налог, который взимался в зависимости от того, сколько держателей трубки было у радиоприемника. Это позволило радиоприемникам иметь одиночный держатель для ламп.

Ранние концепции интегральной схемы восходят к 1949 году, когда немецкий инженер Вернер Якоби[4] (Siemens AG )[5] подала патент на полупроводниковое усилительное устройство, подобное интегральной схеме[6] показаны пять транзисторы на общей подложке в трехступенчатом усилитель мощности расположение. Якоби раскрыл маленький и дешевый слуховые аппараты как типичные промышленные применения его патента. О немедленном коммерческом использовании его патента не сообщается.

Еще одним ранним сторонником этой концепции был Джеффри Даммер (1909–2002), ученый-радар, работавший на Королевский радар британских Министерство обороны. Даммер представил идею общественности на Симпозиуме по прогрессу в создании качественных электронных компонентов в г. Вашингтон, округ Колумбия. 7 мая 1952 г.[7] Он проводил много симпозиумов публично для пропаганды своих идей и безуспешно пытался построить такую ​​схему в 1956 году. С 1953 по 1957 год. Сидни Дарлингтон и Ясуро Таруи (Электротехническая лаборатория ) предлагал аналогичные конструкции микросхем, в которых несколько транзисторов могли иметь общую активную область, но не было электрическая изоляция чтобы отделить их друг от друга.[4]

Монолитный чип интегральной схемы был включен Мохамед М. Аталла с пассивация поверхности процесс, который электрически стабилизирован кремний поверхности через термическое окисление, что позволяет изготовить монолитные интегральные микросхемы с использованием кремния. Это было основой для планарный процесс, разработан Жан Хорни в Fairchild Semiconductor в начале 1959 года, что сыграло решающую роль в изобретении монолитной интегральной микросхемы.[8][9][10] Ключевой концепцией монолитной ИС является принцип изоляция p – n перехода, что позволяет каждому транзистору работать независимо, несмотря на то, что он является частью одного кремния. Процесс пассивации поверхности Аталлы изолировал человека диоды и транзисторы,[11] который был расширен до независимых транзисторов на одном куске кремния Курт Леховец в Sprague Electric в 1959 г.,[12] а затем независимо Роберт Нойс в Fairchild позже в том же году.[13][14]

Первые интегральные схемы

Основная статья: Изобретение интегральной схемы
Смотрите также: Планарный процесс, изоляция p – n перехода, и Пассивирование поверхности
Роберт Нойс изобрел первую монолитную интегральную схему в 1959 году. Чип был изготовлен из кремний.

Идея-предшественница ИС заключалась в создании небольших керамических подложек (так называемых микромодули),[15] каждый из них содержит единственный миниатюрный компонент. Затем компоненты могут быть интегрированы и соединены в двумерную или трехмерную компактную сетку. Эта идея, которая казалась очень многообещающей в 1957 году, была предложена армии США Джек Килби[15] и привела к недолгой программе Micromodule (похожей на Project Tinkertoy 1951 года).[15][16][17] Однако по мере того, как проект набирал обороты, Килби придумал новый революционный дизайн: IC.

Новый сотрудник Инструменты Техаса Килби записал свои первоначальные идеи относительно интегральной схемы в июле 1958 года, успешно продемонстрировав первый работающий образец интегральной схемы 12 сентября 1958 года.[18] В своей заявке на патент от 6 февраля 1959 г.[19] Килби описал свое новое устройство как «корпус из полупроводникового материала… в котором все компоненты электронной схемы полностью интегрированы».[20] Первым заказчиком нового изобретения стал ВВС США.[21] Килби выиграл 2000 Нобелевская премия по физике за его участие в изобретении интегральной схемы.[22] Однако изобретение Килби было гибридная интегральная схема (гибридная ИС), а не монолитная интегральная схема (монолитная ИС).[23] Микросхема Килби имела внешние проводные соединения, что затрудняло серийное производство.[24]

Через полгода после Килби, Роберт Нойс в Fairchild Semiconductor изобрел первый настоящий монолитный ИС.[25][24] Это была новая разновидность интегральных схем, более практичная, чем реализация Килби. Дизайн Нойса был сделан из кремний, тогда как чип Килби был сделан из германий. Монолитная ИС Нойса поместила все компоненты на кремниевый кристалл и соединила их медными линиями.[24] Монолитная ИС Нойса была сфабрикованный с использованием планарный процесс, разработанный в начале 1959 г. его коллегой Жан Хорни. Современные микросхемы IC основаны на монолитной ИС Нойса,[25][24] а не гибридная ИС Килби.[23]

Программа NASA Apollo была крупнейшим потребителем интегральных схем в период с 1961 по 1965 год.[26]

Интегральные схемы TTL

Основная статья: Транзисторно-транзисторная логика

Транзисторно-транзисторная логика (TTL) был разработан Джеймс Л. Буйе в начале 1960-х на TRW Inc. TTL стал доминирующей технологией интегральных схем в период с 1970-х до начала 1980-х годов.[27]

Десятки интегральных схем TTL были стандартным методом построения для процессоры из миникомпьютеры и мэйнфреймы. Компьютеры Такие как IBM 360 мэйнфреймы, PDP-11 миникомпьютеры и рабочий стол Datapoint 2200 были построены из биполярный интегральные схемы,[28] либо TTL, либо даже быстрее эмиттерная логика (ECL).

МОП интегральные схемы

Дальнейшая информация: MOS интегральная схема
Смотрите также: Список примеров полупроводниковой шкалы, Интегральная схема со смешанными сигналами, Закон Мура, Трехмерная интегральная схема, Количество транзисторов, и Очень крупномасштабная интеграция
Мохамед М. Аталла с кремний пассивация поверхности Процесс (1957 г.) лег в основу монолитной ИС. Позже он предложил MOS интегральная схема чип (1960).

Почти все современные микросхемы IC металл – оксид – полупроводник (MOS) интегральные схемы, построенные из МОП-транзисторы (полевые транзисторы металл – оксид – кремний).[29] МОП-транзистор (также известный как МОП-транзистор), который был изобретен Мохамед М. Аталла и Давон Канг в Bell Labs в 1959 г.,[30] позволил построить интегральные схемы высокой плотности.[31] Аталла первым предложил концепцию MOS интегральная схема (MOS IC) в 1960 году, отметив, что простота использования MOSFET изготовление сделал его полезным для интегральных схем.[32] В отличие от биполярные транзисторы что потребовало ряда шагов для изоляция p – n перехода транзисторов на кристалле, полевые МОП-транзисторы не требовали таких шагов, но их можно было легко изолировать друг от друга.[33] Его преимущество для интегральных схем было повторено Давоном Кангом в 1961 году.[34] В список этапов IEEE включает первую интегральную схему Килби в 1958 году,[35] Планарный процесс Хорни и планарный ИС Нойса в 1959 году, а также MOSFET Аталлы и Канга в 1959 году.[36]

Самой ранней экспериментальной МОП-микросхемой, которая была изготовлена, была микросхема с 16 транзисторами, созданная Фредом Хейманом и Стивеном Хофштейном в RCA в 1962 г.[37] General Microelectronics позже представил первую коммерческую интегральную схему MOS в 1964 году,[38] 120-транзистор регистр сдвига разработан Робертом Норманом.[37] К 1964 году MOS-чипы достигли более высокого уровня плотность транзисторов и более низкие производственные затраты, чем биполярный чипсы. Микросхемы МОП стали более сложными со скоростью, предсказанной Закон Мура, что приводит к крупномасштабная интеграция (LSI) с сотнями транзисторы на одном кристалле MOS к концу 1960-х.[39]

После разработки самовыравнивающиеся ворота (кремниевый затвор) MOSFET Роберта Кервина, Дональд Кляйн и Джон Сарас из Bell Labs в 1967 году,[40] первый кремниевый затвор Технология MOS IC с самовыравнивающиеся ворота, основа всех современных CMOS интегральные схемы, были разработаны в Fairchild Semiconductor компанией Федерико Фаггин в 1968 г.[41] Применение микросхем MOS LSI для вычисление был основой для первого микропроцессоры, поскольку инженеры начали осознавать, что полный компьютерный процессор может содержаться на одном кристалле MOS LSI. Это привело к изобретениям микропроцессора и микроконтроллер к началу 1970-х гг.[39] В начале 1970-х годов технология интегральных схем МОП позволила очень крупномасштабная интеграция (СБИС) более 10000 транзисторов на одном кристалле.[42]

Сначала компьютеры на основе МОП имели смысл только тогда, когда требовалась высокая плотность, например аэрокосмический и карманные калькуляторы. Компьютеры, построенные полностью из TTL, например, 1970 Datapoint 2200, были намного быстрее и мощнее, чем однокристальные микропроцессоры MOS, такие как 1972 г. Intel 8008 до начала 1980-х гг.[28]

Достижения в технологии ИС, прежде всего мелкие особенности и более крупные чипы, позволили номер из МОП транзисторы в интегральной схеме удваиваться каждые два года - тенденция, известная как закон Мура. Первоначально Мур заявлял, что он будет удваиваться каждый год, но в 1975 году он изменил требование на каждые два года.[43] Эта увеличенная емкость была использована для снижения стоимости и увеличения функциональности. В общем, по мере уменьшения размера элемента улучшаются почти все аспекты работы ИС. Стоимость транзистора и потребляемая мощность переключения на транзистор выходит из строя, а емкость памяти и скорость вверх через отношения, определяемые Масштабирование Деннарда (Масштабирование MOSFET ).[44] Поскольку конечному пользователю очевидны приросты скорости, емкости и энергопотребления, между производителями идет жесткая конкуренция за использование более тонких геометрических фигур. С годами размеры транзисторов уменьшились с 10 до микроны в начале 1970-х до 10 нанометры в 2017 году[45] с соответствующим увеличением транзисторов на единицу площади в миллион раз. По состоянию на 2016 год типичная площадь чипа составляет от нескольких квадратных метров. миллиметры примерно до 600 мм2, до 25 миллионов транзисторы на мм2.[46]

Ожидаемое сокращение размеров элементов и необходимый прогресс в смежных областях прогнозировались на многие годы Международная технологическая дорожная карта для полупроводников (ITRS). Окончательный вариант ITRS был выпущен в 2016 году, и его заменяет Международная дорожная карта для устройств и систем.[47]

Изначально ИС были исключительно электронными устройствами. Успех ИС привел к интеграции других технологий в попытке получить те же преимущества небольшого размера и низкой стоимости. Эти технологии включают механические устройства, оптику и датчики.

  • Устройства с зарядовой связью, и тесно связанные датчики с активным пикселем, являются чипами, чувствительными к свету. Они в значительной степени заменили фотопленка в научных, медицинских и потребительских приложениях. Миллиарды этих устройств теперь производятся каждый год для таких приложений, как мобильные телефоны, планшеты и цифровые камеры. Эта подобласть ИС получила Нобелевскую премию в 2009 году.[48]
  • Очень маленькие механические устройства, приводимые в действие электричеством, могут быть интегрированы в микросхемы. Эта технология известна как микроэлектромеханические системы. Эти устройства были разработаны в конце 1980-х годов.[49] и используются в различных коммерческих и военных приложениях. Примеры включают DLP проекторы, струйные принтеры, и акселерометры и Гироскопы MEMS используется для развертывания автомобиля подушки безопасности.
  • С начала 2000-х годов интеграция оптических функций (оптические вычисления ) в кремниевые чипы активно проводились как в академических исследованиях, так и в промышленности, что привело к успешной коммерциализации кремниевых интегрированных оптических приемопередатчиков, сочетающих оптические устройства (модуляторы, детекторы, маршрутизацию) с электроникой на основе КМОП.[50] Интегральные оптические схемы также разрабатываются с использованием новой области физики, известной как фотоника.
  • Интегральные схемы также разрабатываются для датчик приложения в медицинские имплантаты или другой биоэлектронный устройств.[51] В таких биогенных средах необходимо применять специальные методы герметизации, чтобы избежать коррозия или же биоразложение экспонированных полупроводниковых материалов.[52]

По состоянию на 2018 год, подавляющее большинство всех транзисторов МОП-транзисторы изготовлен в виде одного слоя на одной стороне кремниевого кристалла в плоском двумерном планарный процесс. Исследователи создали прототипы нескольких многообещающих альтернатив, таких как:

Поскольку становится все труднее производить транзисторы все меньшего размера, компании используют многокристальные модули, трехмерные интегральные схемы, пакет на пакете, Память с высокой пропускной способностью и сквозные кремниевые переходные отверстия со штабелированием кристаллов для повышения производительности и уменьшения размера без уменьшения размера транзисторов. Такие методы все вместе известны как усовершенствованная упаковка.[57] Расширенная упаковка в основном делится на упаковку 2.5D и 3D. 2.5D описывает такие подходы, как многочиповые модули, в то время как 3D описывает подходы, при которых матрицы тем или иным образом уложены друг на друга, например пакет на корпусе и память с высокой пропускной способностью. Все подходы включают в себя 2 или более штампов в одном корпусе.[58][59][60][61][62] В качестве альтернативы такие подходы, как 3D NAND складывать несколько слоев на одной матрице.

Дизайн

Основные статьи: Автоматизация электронного проектирования, Язык описания оборудования, и Дизайн интегральной схемы

Цена проектирование а разработка сложной интегральной схемы довольно высока, обычно в несколько десятков миллионов долларов.[63][64] Следовательно, производство интегральных схем с большим объемом производства имеет только экономический смысл, поэтому разовая инженерия (NRE) затраты обычно распределяются между миллионами производственных единиц.

Современные полупроводниковые микросхемы состоят из миллиардов компонентов и слишком сложны, чтобы их можно было разрабатывать вручную. Программные инструменты в помощь дизайнеру необходимы. Автоматизация электронного проектирования (EDA), также называемый электронным Системы автоматизированного проектирования (ECAD),[65] это категория программные инструменты для проектирования электронные системы, в том числе интегральные схемы. Инструменты работают вместе в расчетный поток которые инженеры используют для проектирования и анализа целых полупроводниковых микросхем.

Типы

А CMOS 4511 IC в ОКУНАТЬ

Интегральные схемы можно разделить на аналог,[66] цифровой[67] и смешанный сигнал,[68] состоящий из аналоговой и цифровой сигнализации на одной ИС.

Цифровые интегральные схемы могут содержать от одного[69] миллиардам[46] из логические ворота, шлепки, мультиплексоры, и другие схемы в несколько квадратных миллиметров. Небольшой размер этих схем обеспечивает высокую скорость, низкое рассеивание мощности и снижает стоимость производства по сравнению с интеграцией на уровне платы. Эти цифровые ИС, как правило, микропроцессоры, DSP, и микроконтроллеры, работать с логическая алгебра обрабатывать сигналы "единица" и "ноль".

В умереть от Intel 8742, 8-битный NMOS микроконтроллер это включает ЦПУ работает на частоте 12 МГц, 128 байт баран, 2048 байт из EPROM, и Ввод / вывод в том же чипе

Среди наиболее совершенных интегральных схем микропроцессоры или же "ядра", которые контролируют все, от персональных компьютеров и сотовых телефонов до цифровых микроволновые печи. Цифровой микросхемы памяти и специализированные интегральные схемы (ASIC) являются примерами других семейств интегральных схем, которые важны для современного информационное общество.

В 1980-х годах программируемые логические устройства были разработаны. Эти устройства содержат схемы, логические функции и возможности подключения которых могут быть запрограммированы пользователем, а не фиксироваться производителем интегральных схем. Это позволяет запрограммировать один чип для реализации различных функций типа LSI, таких как логические ворота, сумматоры и регистры. Программируемость проявляется как минимум в четырех формах - устройства, которые могут быть запрограммирован только один раз, устройства, которые можно стереть, а затем перепрограммировать используя ультрафиолетовый свет, устройства, которые можно (перепрограммировать) с помощью флэш-память, и программируемые вентильные матрицы (ПЛИС), которые можно программировать в любое время, в том числе во время работы. Текущие FPGA могут (по состоянию на 2016 год) реализовать эквивалент миллионов вентилей и работать на частоты до 1 ГГц.[70]

Аналоговые ИС, такие как датчики, схемы управления питанием, и операционные усилители (операционные усилители), работают путем обработки непрерывные сигналы. Они выполняют аналоговые функции, такие как усиление, активная фильтрация, демодуляция, и смешивание. Аналоговые ИС облегчают задачу проектировщиков схем, поскольку имеют в наличии аналоговые схемы, разработанные экспертами, вместо того, чтобы проектировать и / или создавать сложные аналоговые схемы с нуля.

Микросхемы также могут объединять аналоговые и цифровые схемы на одной микросхеме для создания таких функций, как аналого-цифровые преобразователи и цифро-аналоговые преобразователи. Такие схемы со смешанными сигналами имеют меньший размер и меньшую стоимость, но должны тщательно учитывать помехи сигнала. До конца 1990-х гг. радио не могли быть изготовлены в том же недорогом CMOS процессы как микропроцессоры. Но с 1998 года было разработано большое количество радиочипов с использованием RF CMOS процессы. Примеры включают Intel DECT беспроводной телефон или 802.11 (Вай фай ) фишки, созданные Atheros и другие компании.[71]

Современное дистрибьюторы электронных компонентов часто делят на подкатегории огромное разнообразие доступных сейчас интегральных схем:

Производство

Изготовление

Основная статья: Производство полупроводников
Визуализация небольшого стандартная ячейка с тремя металлическими слоями (диэлектрик был удален). Конструкции песочного цвета - металлические. соединять с контактами вертикальных столбов, обычно вольфрамовыми пробками. Красноватые структуры - это ворота из поликремния, а твердое тело внизу - это кристаллический кремний масса.
Схематическая структура CMOS микросхема, построенная в начале 2000-х. На графике показаны LDD-MISFET на подложке SOI с пятью слоями металлизации и паяным выступом для соединения с перевернутым кристаллом. Он также показывает раздел для ФЕОЛ (внешний вид линии), BEOL (back-end линии) и первые части back-end процесса.

В полупроводники из периодическая таблица из химические элементы были определены как наиболее вероятные материалы для твердое состояние вакуумная труба. Начиная с оксид меди, переходя к германий, тогда кремний, материалы систематически изучались в 1940-1950-х гг. Сегодня, монокристаллический кремний это главный субстрат используется для микросхем, хотя некоторые III-V соединения периодической таблицы Такие как арсенид галлия используются для специализированных приложений, таких как Светодиоды, лазеры, солнечные батареи и быстродействующие интегральные схемы. На отработку методов создания кристаллы с минимальным дефекты в полупроводниковых материалах ' Кристальная структура.

Полупроводник ИС производятся в планарный процесс который включает в себя три ключевых этапа процесса - фотолитография, осаждение (например, химическое осаждение из паровой фазы ), и травление. Основные этапы процесса дополняются легированием и очисткой. Более современные или высокопроизводительные ИС могут вместо этого использовать мульти-ворота FinFET или же GAAFET транзисторы вместо планарных, начиная с узла 22 нм (Intel) или узлов 16/14 нм.[72]

Монокристаллический кремний вафли используются в большинстве приложений (или для специальных приложений, другие полупроводники, такие как арсенид галлия используются). Пластина не обязательно должна быть полностью кремниевой. Фотолитография используется для обозначения различных участков субстрата, которые необходимо допированный или чтобы на них были нанесены поликремний, изоляторы или металлические (обычно алюминиевые или медные) дорожки. Присадки примеси, намеренно введенные в полупроводник для модуляции его электронных свойств. Легирование - это процесс добавления легирующих добавок к полупроводниковому материалу.

  • Интегральные схемы состоят из множества перекрывающихся слоев, каждый из которых определяется фотолитографией и обычно отображается разными цветами. Некоторые слои отмечают места диффузии различных примесей в подложку (называемые диффузионными слоями), некоторые определяют места имплантации дополнительных ионов (слои имплантата), некоторые определяют проводники (легированный поликремний или металлические слои), а некоторые определяют связи между проводящими слоями. (сквозные или контактные слои). Все компоненты состоят из определенной комбинации этих слоев.
  • В самодостаточном CMOS процесс, транзистор формируется везде, где слой затвора (поликремний или металл) пересекает диффузионный слой.
  • Емкостные структуры, по форме очень похожей на параллельные проводящие пластины традиционного электрического конденсатор, формируются по площади «пластин», с изоляционным материалом между пластинами. На ИС распространены конденсаторы самых разных размеров.
  • Изогнутые полосы различной длины иногда используются для формирования на кристалле. резисторы хотя большинство логические схемы не нужны резисторы. Отношение длины резистивной структуры к ее ширине в сочетании с удельным сопротивлением листа определяет сопротивление.
  • Реже, индуктивные структуры могут быть построены как крошечные катушки на кристалле или смоделированы гираторы.

Поскольку устройство CMOS потребляет ток только от переход между логика состояния, Устройства CMOS потребляют намного меньше тока, чем биполярный переходной транзистор устройств.

А оперативная память самый обычный тип интегральной схемы; устройства самой высокой плотности, таким образом, являются воспоминаниями; но даже микропроцессор будет память на чипе. (См. Структуру обычного массива внизу первого изображения.[который? ]) Несмотря на то, что структуры сложны - с шириной, которая сокращается в течение десятилетий, - слои остаются намного тоньше, чем ширина устройства. Слои материала изготавливаются так же, как фотографический процесс, хотя свет волны в видимый спектр не могут использоваться для «обнажения» слоя материала, так как они будут слишком большими для элементов. Таким образом фотоны более высоких частот (обычно ультрафиолетовый ) используются для создания узоров для каждого слоя. Поскольку каждая функция такая маленькая, электронные микроскопы являются важными инструментами для процесс инженер, который может быть отладка процесс изготовления.

Каждое устройство перед упаковкой тестируется с использованием автоматизированного испытательного оборудования (ATE) в процессе, известном как тестирование пластин, или зондирование пластины. Затем пластина разрезается на прямоугольные блоки, каждый из которых называется умереть. Каждый хороший кубик (множественное число игральная кость, умирает, или же умереть) затем соединяется в пакет с помощью алюминий (или золото) связующие провода которые термосонически связанный[73] к колодки, обычно находится по краю матрицы. Термозвуковое соединение был впервые представлен А. Кукуласом, который обеспечил надежные средства для создания этих жизненно важных электрических соединений с внешним миром. После упаковки устройства проходят окончательное тестирование на том же или аналогичном ATE, используемом во время зондирования пластины. Промышленное компьютерное сканирование также можно использовать. Стоимость испытаний может составлять более 25% стоимости изготовления более дешевых продуктов, но может быть незначительной для низкопроизводительных, больших или более дорогих устройств.

По состоянию на 2016 год, а производственное предприятие (широко известный как полупроводниковая фабрика) может стоить более 8 миллиардов долларов США.[74] Стоимость производственного объекта со временем растет из-за увеличения сложности новых продуктов. Это известно как Закон Рока. Сегодня самые передовые процессы используйте следующие методы:

ИС могут быть изготовлены либо собственными силами, Производители интегрированных устройств (IDM) или используя Литейная модель. IDM - это вертикально интегрированные компании (например, Intel и Samsung ) которые проектируют, производят и продают свои собственные ИС и могут предлагать услуги проектирования и / или производства (литейного производства) другим компаниям (последние часто бестселлеры ). В литейной модели компании без фабрики (например, Nvidia только проектировать и продавать микросхемы и передавать все производство на аутсорсинг литейные цеха Такие как TSMC. Эти литейные предприятия могут предлагать услуги по проектированию ИС.

Упаковка

Основная статья: Упаковка интегральной схемы
Советский MSI nMOS микросхема 1977 года выпуска, часть четырехчипового калькулятора, разработанного в 1970 году[76]

Самые ранние интегральные схемы были упакованы в керамические плоские пакеты, которые долгие годы использовались военными из-за их надежности и небольших размеров. Коммерческая упаковка схем быстро перешла на двухрядный корпус (DIP) сначала из керамики, а затем из пластика. В 1980-х годах количество выводов схем СБИС превысило практический предел для корпусов DIP, что привело к матрица сетки выводов (PGA) и бессвинцовый держатель чипа (LCC) пакеты. Поверхностный монтаж упаковка появилась в начале 1980-х и стала популярной в конце 1980-х, с использованием более мелкого свинцового пека с выводами, имеющими форму крыла чайки или J-образной формы, как показано на примере мелкоконтрастная интегральная схема (SOIC) корпус - носитель, который занимает площадь примерно на 30–50% меньше, чем эквивалентный DIP, и обычно на 70% тоньше. Эта упаковка имеет выводы типа «крыло чайки», выступающие с двух длинных сторон, и расстояние между выводами 0,050 дюйма.

В конце 1990-х гг. пластиковая плоская упаковка для квадроциклов (PQFP) и тонкий мелкий корпус (TSOP) пакеты стали наиболее распространенными для устройств с большим количеством выводов, хотя пакеты PGA все еще используются для высокопроизводительных устройств. микропроцессоры.

Массив сетки мячей (BGA) корпуса существуют с 1970-х годов. Флип-чип Ball Grid Array Пакеты, которые позволяют использовать гораздо большее количество выводов, чем другие типы корпусов, были разработаны в 1990-х годах. В корпусе FCBGA кристалл устанавливается в перевернутом положении (переворачивается) и подключается к шарикам корпуса через подложку корпуса, которая похожа на печатную плату, а не с помощью проводов. Пакеты FCBGA позволяют использовать множество ввод, вывод сигналы (называемые Area-I / O) должны распределяться по всей матрице, а не ограничиваться периферией матрицы. У устройств BGA есть то преимущество, что они не нуждаются в выделенном разъеме, но их намного сложнее заменить в случае отказа устройства.

Intel перешла от PGA к наземная сетка (LGA) и BGA, начиная с 2004 года, с последним разъемом PGA, выпущенным в 2014 году для мобильных платформ. По состоянию на 2018 год, AMD использует пакеты PGA на основных процессорах для настольных ПК,[77] BGA-пакеты на мобильных процессорах,[78] а высокопроизводительные настольные и серверные микропроцессоры используют пакеты LGA.[79]

Электрические сигналы, выходящие из кристалла, должны проходить через материал, электрически соединяющий кристалл с корпусом, через проводящие дорожки (пути) в корпусе, через выводы, соединяющие корпус с токопроводящими дорожками на корпусе. печатная плата. Материалы и конструкции, используемые на пути, по которому эти электрические сигналы должны проходить, имеют очень разные электрические свойства по сравнению с теми, которые проходят к разным частям одного и того же кристалла. В результате для них требуются специальные методы проектирования, чтобы гарантировать, что сигналы не искажаются, и гораздо больше электроэнергии, чем сигналы, ограниченные самим кристаллом.

Когда несколько штампов помещаются в одну упаковку, результат система в пакете, сокращенно Глоток. А многокристальный модуль (MCM), создается путем объединения нескольких штампов на небольшой подложке, часто изготовленной из керамики. Иногда различие между большим MCM и маленькой печатной платой нечеткое.

Упакованные интегральные схемы обычно достаточно велики, чтобы содержать идентифицирующую информацию. Четыре общих раздела - это название или логотип производителя, номер детали, номер производственной партии детали и серийный номер и четырехзначный код даты, чтобы определить, когда был изготовлен чип. Чрезвычайно маленький технология поверхностного монтажа детали часто имеют только номер, используемый в заводских Справочная таблица найти характеристики интегральной схемы.

Дата изготовления обычно представлена ​​двузначным годом, за которым следует двузначный код недели, так что деталь с кодом 8341 была изготовлена ​​на 41 неделе 1983 года, или приблизительно в октябре 1983 года.

Интеллектуальная собственность

Основная статья: Защита конструкции макета интегральной схемы

Возможность копирования путем фотографирования каждого слоя интегральной схемы и подготовки фотошаблоны его изготовление на основе полученных фотографий является основанием для введения законодательства о защите макетов. В Закон о защите полупроводниковых чипов 1984 г. установлена ​​защита интеллектуальной собственности на фотошаблоны, используемые для производства интегральных схем.[80]

В 1989 г. в Вашингтоне, округ Колумбия, состоялась дипломатическая конференция, на которой был принят Договор об интеллектуальной собственности в отношении интегральных схем.[81] (Договор IPIC).

Договор об интеллектуальной собственности в отношении интегральных схем, также называемый Вашингтонским договором или договором IPIC (подписанный в Вашингтоне 26 мая 1989 г.), в настоящее время не вступил в силу, но был частично интегрирован в ПОЕЗДКИ соглашение.[82]

В ряде стран, в том числе в Японии, приняты национальные законы, защищающие конструкции схем ИС.[83] то EC,[84] Великобритания, Австралия и Корея. Великобритания приняла Закон об авторском праве, промышленных образцах и патентах 1988 г., c. 48, § 213, после того, как он изначально занял позицию, что его закон об авторском праве полностью защищает топографии микросхем. Видеть Британская Leyland Motor Corp. против Armstrong Patents Co.

Критика неадекватности британского подхода к авторскому праву, с точки зрения американской индустрии микросхем, резюмируется в разделе «Дальнейшие разработки в области прав на микросхемы».[85]

Австралия приняла Закон о схемах 1989 года как sui generis форма защиты от стружки. Корея прошла Закон о топологии полупроводниковых интегральных схем.

Прочие разработки

Дальнейшая информация: Выработка тепла в интегральных схемах

Будущие разработки, похоже, последуют многоядерный парадигма нескольких микропроцессоров, уже используемая в многоядерных процессорах Intel и AMD. Rapport Inc. и IBM начали поставки KC256 в 2006 г. - 256-ядерный микропроцессор. Не далее как в феврале – августе 2011 года Intel представила прототип чипа «не для коммерческой продажи» с 80 ядрами. Каждое ядро ​​способно выполнять свою задачу независимо от других. Это ответ на ограничение тепла по отношению к скорости, которое вот-вот будет достигнуто.[когда? ] с помощью существующая транзисторная технология (видеть: Тепловая схема питания ). Такая конструкция представляет собой новую проблему для программирования микросхем. Языки параллельного программирования такие как открытый исходный код X10 язык программирования призван помочь с этой задачей.[86]

Поколения

Смотрите также: Список примеров полупроводниковой шкалы, MOS интегральная схема, и Количество транзисторов

На заре простых интегральных схем крупномасштабность технологии ограничивала каждый чип до нескольких транзисторы, а низкая степень интеграции означала, что процесс проектирования был относительно простым. Доходность производства также были довольно низкими по сегодняшним меркам. В качестве металл – оксид – полупроводник (MOS) технологии прогрессировали, миллионы, а затем миллиарды МОП транзисторы можно разместить на одной микросхеме,[87] и хороший дизайн требовал тщательного планирования, что дало начало области автоматизация проектирования электроники, или EDA.

ИмяСмыслГодКоличество транзисторов[88]Логические ворота номер[89]
SSIмелкомасштабная интеграция1964От 1 до 10От 1 до 12
MSIсредняя интеграция1968От 10 до 50013–99
LSIкрупномасштабная интеграция1971От 500 до 20 000От 100 до 9999
СБИСочень крупномасштабная интеграция1980От 20 000 до 1 000 000От 10 000 до 99 999
ULSIсверхбольшая интеграция19841000000 и более100 000 и более

Малая интеграция (SSI)

Первые интегральные схемы содержали всего несколько транзисторов. Ранние цифровые схемы, содержащие десятки транзисторов, обеспечивали несколько логических вентилей, а ранние линейные ИС, такие как Плесси SL201 или Philips TAA320 имел всего два транзистора. С тех пор количество транзисторов в интегральной схеме резко увеличилось. Термин «крупномасштабная интеграция» (LSI) впервые был использован IBM ученый Рольф Ландауэр при описании теоретической концепции;[90] этот термин породил термины «мелкомасштабная интеграция» (SSI), «средняя интеграция» (MSI), «очень крупномасштабная интеграция» (VLSI) и «сверхбольшая интеграция» (ULSI). ). Ранние интегральные схемы были SSI.

Схемы SSI имели решающее значение для раннего аэрокосмический проекты, а также аэрокосмические проекты помогли вдохновить развитие технологии. Оба Ракета Минитмен и Программа Аполлон требовались легкие цифровые компьютеры для их инерциальных систем наведения. Хотя Компьютер наведения Apollo светодиодные и мотивированные интегральные схемы,[91] Это была ракета Minuteman, которая заставила его начать массовое производство. Ракетная программа Minuteman и другие ВМС США в 1962 году на эти программы приходилось 4 миллиона долларов на рынке интегральных схем, а к 1968 году расходы правительства США на Космос и защита по-прежнему составляет 37% от общего объема добычи в 312 миллионов долларов.

Спрос со стороны правительства США поддерживал зарождающийся рынок интегральных схем до тех пор, пока затраты не упали настолько, чтобы позволить фирмам ИС выйти на рынок промышленный рынок и в конечном итоге потребитель рынок. Средняя цена за интегральную схему упала с 50 долларов в 1962 году до 2,33 долларов в 1968 году.[92] Интегральные схемы начали появляться в потребительские товары к концу десятилетия 1970-х гг. Типичное приложение было FM обработка звука между несущими в телевизионных приемниках.

Первое приложение MOS микросхемы были микросхемами малой интеграции (SSI).[93] Следующий Мохамед М. Аталла предложение MOS интегральная схема чип 1960 г.,[32] Самый ранний экспериментальный МОП-чип, который был изготовлен, был 16-транзисторным чипом, созданным Фредом Хейманом и Стивеном Хофштейном в RCA в 1962 г.[37] Первое практическое применение микросхем MOS SSI было для НАСА спутники.[93]

Среднемасштабная интеграция (MSI)

Следующим шагом в развитии интегральных схем были представлены устройства, содержащие сотни транзисторов на каждом кристалле, что называется «интеграция среднего размера» (MSI).

Масштабирование MOSFET Технология позволила создавать микросхемы высокой плотности.[31] К 1964 году MOS-чипы достигли более высокого уровня плотность транзисторов и более низкие производственные затраты, чем биполярный чипсы.[39]

В 1964 г. Фрэнк Ванласс продемонстрировал однокристальный 16-битный регистр сдвига он разработал невероятные для того времени 120 МОП транзисторы на одном чипе.[93][94] В том же году, General Microelectronics представил первый коммерческий MOS интегральная схема чип, состоящий из 120 p-канальный MOS транзисторы.[38] Это был 20-битный регистр сдвига, разработанный Робертом Норманом[37] и Фрэнк Ванласс.[95] Микросхемы МОП стали более сложными со скоростью, предсказанной Закон Мура, что приводит к чипам с сотнями МОП-транзисторы на микросхеме к концу 1960-х.[39]

Крупномасштабная интеграция (LSI)

Дальнейшее развитие, обусловленное той же технологией масштабирования MOSFET и экономическими факторами, привело к середине 1970-х годов к «крупномасштабной интеграции» (LSI) с десятками тысяч транзисторов на чип.[96]

Маски, используемые для обработки и производства устройств SSI, MSI и ранних LSI и VLSI (таких как микропроцессоры начала 1970-х годов), в основном создавались вручную, часто с использованием Рубилит -лента или аналогичный.[97] Для больших или сложных ИС (например, воспоминания или же процессоры ), это часто делалось специально нанятыми профессионалами, отвечающими за компоновку схем, под наблюдением группы инженеров, которые также, вместе с проектировщиками схем, проверяли и проверить правильность и полноту каждой маски.

Интегральные схемы, такие как 1К-битные ОЗУ, микросхемы калькуляторов и первые микропроцессоры, которые начали производиться в умеренных количествах в начале 1970-х годов, имели менее 4000 транзисторов. Истинные схемы LSI, насчитывающие около 10 000 транзисторов, начали производиться примерно в 1974 году для основной памяти компьютеров и микропроцессоров второго поколения.

Некоторые микросхемы SSI и MSI, например дискретные транзисторы, все еще производятся серийно, как для обслуживания старого оборудования, так и для создания новых устройств, для которых требуется всего несколько затворов. В 7400 серии из TTL чипы, например, стали стандарт де-факто и остается в производстве.

Очень крупномасштабная интеграция (СБИС)

Основная статья: Очень крупномасштабная интеграция
Верхние соединительные слои на Intel 80486 Матрица микропроцессора DX2

Последним шагом в процессе разработки, начиная с 1980-х годов и продолжающегося до настоящего времени, является «очень крупномасштабная интеграция» (СБИС ). Разработка началась с сотен тысяч транзисторов в начале 1980-х годов, по состоянию на 2016 год., количество транзисторов продолжают расти, превышая десять миллиардов транзисторов на чип.

Для достижения этой повышенной плотности потребовались многочисленные разработки. Производители перешли на меньшие МОП-транзистор правила проектирования и более чистые производственные объекты чтобы они могли делать микросхемы с большим количеством транзисторов и поддерживать соответствующий урожай. Путь улучшения процесса был кратко описан Международная технологическая дорожная карта для полупроводников (ITRS), которую с тех пор сменила Международная дорожная карта для устройств и систем (IRDS). Инструменты электронного дизайна доработан настолько, чтобы сделать эти проекты практичными в разумные сроки. Более энергоэффективный CMOS заменены NMOS и PMOS, избегая чрезмерного увеличения потребляемая мощность. Современные устройства СБИС содержат так много транзисторов, слоев, взаимосвязи, и другие особенности, которые больше не возможно проверить маски или сделать оригинальный дизайн вручную. Вместо этого инженеры используют EDA инструменты для выполнения большинства функциональная проверка работай.[98]

В 1986 году первый мегабитный оперативная память Были представлены чипы (RAM), содержащие более миллиона транзисторов. Микропроцессорные микросхемы преодолели отметку в миллион транзисторов в 1989 году и миллиард транзисторов в 2005 году.[99] Эта тенденция практически не ослабевает, и в 2007 году были представлены микросхемы, содержащие десятки миллиардов транзисторов памяти.[100]

ULSI, WSI, SoC и 3D-IC

Дальнейшая информация: Интеграция в масштабе пластины, Система на микросхеме, и Трехмерная интегральная схема

Чтобы отразить дальнейший рост сложности, термин ULSI что расшифровывается как «сверхбольшая интеграция», было предложено для микросхем более 1 миллиона транзисторов.[101]

Интеграция в масштабе пластины (WSI) - это средство построения очень больших интегральных схем, в которых используется вся кремниевая пластина для производства одного «суперкристального». Благодаря сочетанию большого размера и уменьшенной комплектации WSI может привести к значительному снижению затрат для некоторых систем, особенно для суперкомпьютеров с массовым параллелизмом. Название взято из термина «очень крупномасштабная интеграция», текущего состояния на момент разработки WSI.[102]

А система на кристалле (SoC или SOC) - это интегральная схема, в которой все компоненты, необходимые для компьютера или другой системы, включены в один чип. Конструкция такого устройства может быть сложной и дорогостоящей, и хотя интеграция всех необходимых компонентов на одном кристалле дает преимущества в производительности, затраты на лицензирование и разработку однопроходной машины все же перевешивают использование отдельных устройств. При соответствующем лицензировании эти недостатки компенсируются более низкими затратами на производство и сборку и значительным сокращением бюджета мощности: поскольку сигналы между компонентами хранятся на кристалле, требуется гораздо меньше энергии (см. Упаковка ).[103] Кроме того, источники и назначения сигналов физически ближе на кристалле, уменьшая длину проводки и, следовательно, задержка, коробка передач затраты на электроэнергию и отходящее тепло от связи между модулями на одной микросхеме. Это привело к исследованию так называемых Сеть на кристалле (NoC) устройства, которые применяют методологии проектирования системы на кристалле к цифровым коммуникационным сетям в отличие от традиционных автобусная архитектура.

А трехмерная интегральная схема (3D-IC) имеет два или более слоев активных электронных компонентов, которые интегрированы как по вертикали, так и по горизонтали в единую схему. Для связи между уровнями используется сигнализация на кристалле, поэтому потребляемая мощность намного ниже, чем в эквивалентных отдельных схемах. Разумное использование коротких вертикальных проводов может существенно уменьшить общую длину провода и ускорить работу.[104]

Силиконовая маркировка и граффити

Для идентификации во время производства у большинства кремниевых чипов в одном углу будет серийный номер. Также распространено добавление логотипа производителя. С момента создания ИС некоторые разработчики микросхем использовали поверхность кремния для скрытых, нефункциональных изображений или слов. Иногда их называют чип-арт, силиконовое искусство, силиконовые граффити или силиконовые рисунки.

ИС и семейства ИС

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Интегральная схема (ИС)». JEDEC.
  2. ^ Эндрю Уайли (2009). «Первые монолитные интегральные схемы». Получено 14 марта 2011. В настоящее время, когда люди говорят «интегральная схема», они обычно имеют в виду монолитную ИС, где вся схема построена из единого куска кремния.
  3. ^ Горовиц, Пол; Хилл, Уинфилд (1989). Искусство электроники (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п.61. ISBN  978-0-521-37095-0. Интегральные схемы, которые в значительной степени заменили схемы, построенные из дискретных транзисторов, сами по себе представляют собой просто массивы транзисторов и других компонентов, построенных из одного кристалла из полупроводникового материала.
  4. ^ а б "Кто изобрел ИС?". Блог @CHM. Музей истории компьютеров. 20 августа 2014 г.
  5. ^ «Интегральные схемы помогают изобретению». Integratedcircuithelp.com. Получено 13 августа 2012.
  6. ^ DE 833366  W. Jacobi / SIEMENS AG: приоритетная подача "Halbleiterverstärker" 14 апреля 1949 г., опубликована 15 мая 1952 г.
  7. ^ "Несчастный рассказ Джеффри Даммера" В архиве 11 мая 2013 г. Wayback Machine (н.о.) (HTML), Новости электронных продуктов, по состоянию на 8 июля 2008 г.
  8. ^ Лойек, Бо (2007). История полупроводниковой техники. Springer Science & Business Media. С. 120 и 321–323. ISBN  9783540342588.
  9. ^ Бассетт, Росс Нокс (2007). К веку цифровых технологий: исследовательские лаборатории, начинающие компании и развитие MOS-технологий. Издательство Университета Джона Хопкинса. п. 46. ISBN  9780801886393.
  10. ^ Сах, Чжи-Тан (Октябрь 1988 г.). «Эволюция МОП-транзистора - от концепции до СБИС» (PDF). Труды IEEE. 76 (10): 1280–1326 (1290). Bibcode:1988IEEEP..76.1280S. Дои:10.1109/5.16328. ISSN  0018-9219. Те из нас, кто занимался исследованиями кремниевых материалов и устройств в течение 1956–1960 годов, считали эту успешную попытку группы Bell Labs во главе с Аталлой по стабилизации поверхности кремния самым важным и значительным технологическим достижением, проложившим путь, который привел к технологии кремниевых интегральных схем. разработки на втором этапе и объемы производства на третьем этапе.
  11. ^ Вольф, Стэнли (март 1992 г.). «Обзор технологий изоляции ИС». Твердотельная технология. 35 (3): 63–67.
  12. ^ Патент Курта Леховца на изолирующий p – n переход: Патент США 3029366 предоставлено 10 апреля 1962 г., подано 22 апреля 1959 г. Роберт Нойс признает Lehovec в его статье "Микроэлектроника", Scientific American, Сентябрь 1977 г., том 23, номер 3, стр. 63–69.
  13. ^ «Интервью с Робертом Нойсом, 1975–1976». IEEE. Архивировано из оригинал 19 сентября 2012 г.. Получено 22 апреля 2012.
  14. ^ Brock, D .; Лекуйе, К. (2010). Lécuyer, C. (ред.). Создатели микрочипов: документальная история Fairchild Semiconductor. MIT Press. п. 158. ISBN  9780262014243.
  15. ^ а б c Ростки, Георгий. «Микромодули: идеальный пакет». EE Times. Архивировано из оригинал 7 января 2010 г.. Получено 23 апреля 2018.
  16. ^ "Микромодуль RCA". Винтажные коллекционные, памятные вещи и ювелирные изделия компьютерных чипов. Получено 23 апреля 2018.
  17. ^ Dummer, G.W.A .; Робертсон, Дж. Маккензи (16 мая 2014 г.). American Microelectronics Data Annual 1964–65. Эльзевир. С. 392–397, 405–406. ISBN  978-1-4831-8549-1.
  18. ^ Чип, который построил Джек, (c. 2008), (HTML), Texas Instruments, последнее обращение 29 мая 2008 г.
  19. ^ Джек С. Килби, Миниатюрные электронные схемы, Патентное ведомство США, патент США 3138743, поданный 6 февраля 1959 г., выданный 23 июня 1964 г.
  20. ^ Уинстон, Брайан (1998). Медиа-технологии и общество: история: от телеграфа до Интернета. Рутледж. п. 221. ISBN  978-0-415-14230-4.
  21. ^ "Texas Instruments - 1961 г. Первый компьютер на базе ИС". Ti.com. Получено 13 августа 2012.
  22. ^ Nobel Web AB, (10 октября 2000 г.),Нобелевская премия по физике 2000 г., Проверено 29 мая 2008 г.
  23. ^ а б Саксена, Арджун Н. (2009). Изобретение интегральных схем: нераскрытые важные факты. Всемирный научный. п. 140. ISBN  9789812814456.
  24. ^ а б c d "Интегральные схемы". НАСА. Получено 13 августа 2019.
  25. ^ а б «1959: запатентована практическая концепция монолитной интегральной схемы». Музей истории компьютеров. Получено 13 августа 2019.
  26. ^ Элдон С. Холл.«Путешествие на Луну: история навигационного компьютера Apollo».1996.p. 18-19.
  27. ^ «Пионеры компьютеров - Джеймс Л. Буйе». IEEE Computer Society. Получено 25 мая 2020.
  28. ^ а б Кен Ширрифф. «Texas Instruments TMX 1795: (почти) первый забытый микропроцессор». 2015.
  29. ^ Куо, Юэ (1 января 2013 г.). «Технология тонкопленочных транзисторов - прошлое, настоящее и будущее» (PDF). Интерфейс электрохимического общества. 22 (1): 55–61. Дои:10.1149 / 2.F06131if. ISSN  1064-8208.
  30. ^ «1960: Показан металлооксидно-полупроводниковый (МОП) транзистор». Музей истории компьютеров.
  31. ^ а б "Кто изобрел транзистор?". Музей истории компьютеров. 4 декабря 2013 г.
  32. ^ а б Московиц, Сэнфорд Л. (2016). Передовые инновации в материалах: управление глобальными технологиями в 21 веке. Джон Уайли и сыновья. С. 165–167. ISBN  9780470508923.
  33. ^ Бассетт, Росс Нокс (2002). К веку цифровых технологий: исследовательские лаборатории, начинающие компании и развитие MOS-технологий. Издательство Университета Джона Хопкинса. С. 53–4. ISBN  978-0-8018-6809-2.
  34. ^ Бассетт, Росс Нокс (2007). К веку цифровых технологий: исследовательские лаборатории, начинающие компании и развитие MOS-технологий. Издательство Университета Джона Хопкинса. С. 22–25. ISBN  9780801886393.
  35. ^ "Вехи: первая полупроводниковая интегральная схема (ИС), 1958". Сеть глобальной истории IEEE. IEEE. Получено 3 августа 2011.
  36. ^ «Вехи: список вех IEEE - вики по истории инженерии и технологий». ethw.org.
  37. ^ а б c d «Черепаха транзисторов побеждает в гонке - революция CHM». Музей истории компьютеров. Получено 22 июля 2019.
  38. ^ а б «1964 год - выпущена первая коммерческая микросхема MOS». Музей истории компьютеров.
  39. ^ а б c d Ширрифф, Кен (30 августа 2016 г.). «Удивительная история первых микропроцессоров». IEEE Spectrum. Институт инженеров по электротехнике и электронике. 53 (9): 48–54. Дои:10.1109 / MSPEC.2016.7551353. S2CID  32003640.
  40. ^ «1968: технология кремниевого затвора, разработанная для ИС». Музей истории компьютеров. Получено 22 июля 2019.
  41. ^ «1968: технология кремниевого затвора, разработанная для ИС». Кремниевый двигатель. Музей истории компьютеров. Получено 13 октября 2019.
  42. ^ Хиттингер, Уильям К. (1973). «Металл – оксид – полупроводники». Scientific American. 229 (2): 48–59. Bibcode:1973SciAm.229b..48H. Дои:10.1038 / scientificamerican0873-48. ISSN  0036-8733. JSTOR  24923169.
  43. ^ Канеллос, Майкл. "Закон Мура будет действовать еще десять лет". CNET. Получено 1 августа 2019.
  44. ^ Давари, Биджан, Роберт Х. Деннард и Гавам Г. Шахиди (1995). «Масштабирование CMOS для достижения высокой производительности и низкого энергопотребления - следующие десять лет» (PDF). Труды IEEE. 83 (4). С. 595–606.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  45. ^ «Qualcomm и Samsung совместно работают над 10-нм техпроцессом для новейшего мобильного процессора Snapdragon 835». news.samsung.com. Получено 11 февраля 2017.
  46. ^ а б «Inside Pascal: новейшая вычислительная платформа NVIDIA». 5 апреля 2016.. 15 300 000 000 транзисторов в 610 мм2.
  47. ^ «Международная дорожная карта для устройств и систем» (PDF). IEEE. 2016 г.
  48. ^ Нобелевская премия по физике 2009 г., Нобелевский фонд, 6 октября 2009 г., получено 6 октября 2009.
  49. ^ Х. Фудзита (1997). Десятилетие МЭМС и его будущее. Десятый ежегодный международный семинар по микроэлектромеханическим системам. Дои:10.1109 / MEMSYS.1997.581729.
  50. ^ А. Нарасимха; и другие. (2008). «Оптоэлектронный приемопередатчик QSFP с пропускной способностью 40 Гбит / с в технологии кремний-на-изоляторе CMOS 0,13 мкм». Труды конференции по оптоволоконной связи (OFC): ОМК7.
  51. ^ М. Биркхольц; А. Май; К. Венгер; К. Мелиани; Р. Шольц (2016). «Технологические модули из микро- и наноэлектроники для наук о жизни». ПРОВОДА Nanomed. Нанобиотех. 8 (3): 355–377. Дои:10.1002 / wnan.1367. PMID  26391194.
  52. ^ A.H.D. Грэм; Дж. Роббинс; К. Р. Боуэн; Дж. Тейлор (2011). «Коммерциализация технологии интегральных схем CMOS в многоэлектродных массивах для нейробиологии и клеточных биосенсоров». Датчики. 11 (5): 4943–4971. Дои:10,3390 / с110504943. ЧВК  3231360. PMID  22163884.
  53. ^ Цви Ор-Бах. «Почему SOI - это технология будущего для полупроводников» В архиве 29 ноября 2014 г. Wayback Machine.2013.
  54. ^ «Восьмистоечная вспышка Samsung появилась в iPhone 4 от Apple».2010.
  55. ^ «Сферический полупроводниковый радиодатчик температуры». NatureInterface, 2002.
  56. ^ Такеда, Нобуо, МЭМС-приложения Ball Semiconductor Technology (PDF), заархивировано из оригинал (PDF) 1 января 2015 г.
  57. ^ «Расширенная упаковка».
  58. ^ «2.5D».
  59. ^ «3D ИС».
  60. ^ Wikichip (2018) Чиплет цитирует IEDM 2017, д-р Лиза Су accessdate = 2019-05-26
  61. ^ «Чтобы не отставать от закона Мура, производители микросхем обращаются к чиплетам'" - через www.wired.com.
  62. ^ Кристофер Шодт (16.04.19) Увеличение масштаба: это год «чиплета» ЦП
  63. ^ Марк Лапедус (16 апреля 2015 г.). «Развертывание FinFET медленнее, чем ожидалось». Полупроводниковая техника.
  64. ^ Басу, Джойдип (9 октября 2019 г.). «От проектирования до вывода на ленту в технологии изготовления интегральных схем SCL 180 нм CMOS». Журнал образования IETE. 60 (2): 51–64. arXiv:1908.10674. Дои:10.1080/09747338.2019.1657787. S2CID  201657819.
  65. ^ «Об индустрии EDA». Консорциум автоматизации проектирования электроники. Архивировано из оригинал 2 августа 2015 г.. Получено 29 июля 2015.
  66. ^ Пол Р. Грей; Пол Дж. Херст; Стивен Х. Льюис; Роберт Г. Мейер (2009). Анализ и проектирование аналоговых интегральных схем. Вайли. ISBN  978-0-470-24599-6.
  67. ^ Ян М. Рабай; Ананта Чандракасан; Боривое Николич (2003). Цифровые интегральные схемы (2-е изд.). Пирсон. ISBN  978-0-13-090996-1.
  68. ^ Джейкоб Бейкер (2008). CMOS: схема со смешанными сигналами. Вайли. ISBN  978-0-470-29026-2.
  69. ^ "Спецификация CD4068" (PDF). Интерсил.
  70. ^ «Обзор устройства Stratix 10» (PDF). Альтера. 12 декабря 2015.
  71. ^ Nathawad, L .; Заргари, М .; Samavati, H .; Mehta, S .; Хейрхаки, А .; Chen, P .; Gong, K .; Вакили-Амини, Б .; Hwang, J .; Chen, M .; Terrovitis, M .; Качиньский, Б .; Limotyrakis, S .; Mack, M .; Gan, H .; Ли, М .; Абдоллахи-Алибейк, Б .; Байтекин, Б .; Онодера, К .; Mendis, S .; Чанг, А .; Jen, S .; Вс, Д .; Вули, Б. «20.2: Двухдиапазонный CMOS MIMO Radio SoC для беспроводной локальной сети IEEE 802.11n» (PDF). Веб-хостинг IEEE Entity. IEEE. Получено 22 октября 2016.
  72. ^ https://www.electronicdesign.com/technologies/digital-ics/article/21795644/16nm14nm-finfets-enables-the-new-electronics-frontier
  73. ^ «Ультразвуковая сварка горячих работ - метод облегчения течения металла с помощью процессов восстановления», Proc. 20-я конференция по электронным компонентам IEEE. Вашингтон, округ Колумбия, май 1970 г., стр. 549–556.]
  74. ^ Макс Чафкин; Ян Кинг (9 июня 2016 г.). «Как Intel делает чип». Bloomburg Businessweek.
  75. ^ Марк Лапедус (21 мая 2015 г.). "10 нм Fab Watch". Полупроводниковая техника.
  76. ^ «ИС 145 серии». Получено 22 апреля 2012.
  77. ^ Моаммер, Халид (16 сентября 2016 г.). «На фото процессор AMD Zen и разъем AM4, выпуск в феврале 2017 г. - подтвержден дизайн PGA с 1331 контактом». Wccftech. Получено 20 мая 2018.
  78. ^ «Ryzen 5 2500U - AMD - WikiChip». Получено 20 мая 2018.
  79. ^ «Процессорный сокет AMD Threadripper 'TR4' огромен». PCWorld. Получено 20 мая 2018.
  80. ^ «Федеральная законодательная защита масок» (PDF). Бюро авторских прав США. Бюро авторских прав США. Получено 22 октября 2016.
  81. ^ «Вашингтонский договор об интеллектуальной собственности в отношении интегральных схем». www.wipo.int.
  82. ^ 1 января 1995 г. Соглашение о торговых аспектах прав интеллектуальной собственности (ТРИПС) (Приложение 1С к Соглашению Всемирной торговой организации (ВТО)) вступило в силу. Часть II, раздел 6 TRIPs защищает полупроводниковые микросхемы и послужила основой для президентской декларации № 6780 от 23 марта 1995 г. в соответствии с § 902 (a) (2) SCPA, распространяющей защиту на всех нынешних и будущих членов ВТО.
  83. ^ Япония была первой страной, принявшей свою собственную версию SCPA, японского «Закона о схемотехнике полупроводниковой интегральной схемы» 1985 года.
  84. ^ В 1986 году ЕС обнародовал директиву, требующую от его членов принять национальное законодательство по защите топографии полупроводников. Директива Совета 1987/54 / EEC от 16 декабря 1986 г. Правовая охрана топографий полупроводниковой продукции, Изобразительное искусство. 1 (1) (b), 1987 О.Дж. (L 24) 36.
  85. ^ Стерн, Ричард (1985). "Микро Закон". IEEE Micro. 5 (4): 90–92. Дои:10.1109 / MM.1985.304489.
  86. ^ Бивер, К. «Чип-революция создает проблемы для программистов», New Scientist (Том 193, номер 2594)
  87. ^ Питер Кларк, Intel вступает в эру процессоров с миллиардом транзисторов, EE Times, 14 октября 2005 г. В архиве 10 мая 2013 г. Wayback Machine
  88. ^ http://www.iutbayonne.univ-pau.fr/~dalmau/documents/cours/archi/MICROPancien.pdf
  89. ^ Bulletin de la Société fribourgeoise des Sciences naturelles, Volumes 62–63 (На французском). 1973 г.
  90. ^ Сафир, Рубен (март 2015 г.). «Система на кристалле - интегральные схемы». Журнал NYLXS. ISBN  9781312995512.
  91. ^ Минделл, Дэвид А. (2008). Цифровой Аполлон: человек и машина в космическом полете. MIT Press. ISBN  978-0-262-13497-2.
  92. ^ Гинзберг, Эли (1976). Влияние крупных государственных программ на экономику: опыт НАСА. Издательская компания "Олимп". п. 57. ISBN  978-0-913420-68-3.
  93. ^ а б c Боб Джонстон (1999). Мы горели: японские предприниматели и создание электронной эры. Основные книги. С. 47–48. ISBN  978-0-465-09118-8.
  94. ^ Ли Бойсел (12 октября 2007 г.). «Заработай свой первый миллион (и другие советы начинающим предпринимателям)». Презентация EECS США / Записи ЕЭК.
  95. ^ Килби, Дж. С. (2007). «Миниатюрные электронные схемы [Патент США № 3,138,743]». Информационный бюллетень IEEE Solid-State Circuits Society. 12 (2): 44–54. Дои:10.1109 / N-SSC.2007.4785580. ISSN  1098-4232.
  96. ^ Хиттингер, Уильям К. (1973). «Металл-оксид-полупроводники». Scientific American. 229 (2): 48–59. Bibcode:1973SciAm.229b..48H. Дои:10.1038 / scientificamerican0873-48. ISSN  0036-8733. JSTOR  24923169.
  97. ^ «Случайная революция Intel». CNET.
  98. ^ К.Ф. О'Доннелл. «Проектирование систем с использованием крупномасштабной интеграции». п. 870.
  99. ^ Питер Кларк, EE Times: Intel вступает в эру процессоров с миллиардом транзисторов, 14 ноября 2005 г.
  100. ^ Антон Гонсалвес, EE Times, «Samsung начинает производство флэш-памяти 16 Гб», 30 апреля 2007 г.
  101. ^ Майндл, Дж.Д. (1984). «Ультра-крупномасштабная интеграция». Транзакции IEEE на электронных устройствах. 31 (11): 1555–1561. Bibcode:1984ITED ... 31.1555M. Дои:10.1109 / T-ED.1984.21752. S2CID  19237178.
  102. ^ Шейнфилд, Дэниел. «Интеграция вафельного масштаба». google.com/patents. Получено 21 сентября 2014.
  103. ^ Клаас, Джефф. «Система-на-кристалле». google.com/patents. Получено 21 сентября 2014.
  104. ^ Topol, A.W .; Тюлип, округ Колумбия; Ши, Л; и др., др. (2006). «Трехмерные интегральные схемы». Журнал исследований и разработок IBM. 50 (4.5): 491–506. Дои:10.1147 / rd.504.0491. S2CID  18432328.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка

Общий

Патенты

Производство кристаллов интегральных схем

  • IC Die Фотография - Галерея фотографий кристаллов микросхем
  • Zeptobars - Еще одна галерея фотографий кристаллов микросхем