Еволюція інтегральної електроніки. Еволюція інтегральної електроніки річчю офіційної дати присвячується

Назвіть перший обчислювальний пристрій. Абак Калькулятор Арифмометр російські рахунки Яку ідею висунув у середині

19 століття англійський математик Чарльз Беббідж?

Ідею створення програмно керованої лічильної машини, що має арифметичний пристрій, пристрій керування, а також пристрій введення та друку

Ідею створення стільникового телефону

Ідею створення роботів, керованих комп'ютером

У якому році і де було створено першу ЕОМ на основі електронних ламп?

1945 рік, США

1944 р, Англія

1946 р. Франція

На якій основі було створено ЕОМ третього покоління?

Інтегральні схеми

напівпровідники

електронні лампи

надвеликі інтегральні схеми

Як називався перший персональний комп'ютер?

Назвіть центральний пристрій комп'ютера.

Процесор

Системний блок

Блок живлення

Материнська плата

Процесор обробляє інформацію, подану:

У десятковій системі числення

Англійською мовою

Російською мовою

Машинною мовою (у двійковому коді)

Для введення числової та текстової інформації використовується

Клавіатура

Сканер використовується для…

Для введення в комп'ютер зображень та текстових документів

Для малювання на ній спеціальною ручкою

Переміщення курсору на екрані монітора

Отримання голографічних зображень

10. Який тип принтера є доцільним для друку фінансових документів?

Матричний принтер

Струменевий принтер

Лазерний принтер

Який тип принтера доцільно використовуватиме для друку рефератів?

Матричний принтер

Струменевий принтер

Лазерний принтер

Який тип принтера доцільно використовувати для друку фотографій?

Матричний принтер

Струменевий принтер

Лазерний принтер

При недотриманні санітарно-гігієнічних вимог комп'ютера шкідливий вплив на здоров'я людини може вплинути.

Монітор на електронно-променевій трубці

Монітор на рідких кристалах

Плазмові панелі

При вимиканні комп'ютера вся інформація стирається...

Оперативна пам'ять

Жорсткого диска

Лазерний диск

Який пристрій комп'ютера зберігає інформацію?

Зовнішня пам'ять;

процесор;

Оптичні доріжки мають меншу товщину і розміщені щільніше на …

Цифровий відеодиск (DVD – диск)

Компакт диск (CD – диск)

У пристрої введення входять...

До пристроїв виведення входять…

Клавіатура, миша, джойстик, світлове перо, сканер, цифрова камера, мікрофон

Звукові колонки, монітор, принтер, навушник

Жорсткий диск, процесор, модулі пам'яті, материнська плата, дискета

Програмою називається...

Комп'ютерна програма може керувати роботою комп'ютера.

В оперативній пам'яті

На гнучкому диску

На жорсткому диску

На CD – диску

Дані – це…

Послідовність команд, яку виконує комп'ютер у процесі обробки даних

Інформація, представлена у цифровій формі та оброблена на комп'ютері

Дані, що мають ім'я та зберігаються в довгостроковій пам'яті

Файл – це…

Текст роздрукований на комп'ютері

Інформація, представлена у цифровій формі та оброблена на комп'ютері

Програма або дані, що мають ім'я та зберігаються в довгостроковій пам'яті

При швидкому форматуванні гнучкого диска.

Проводиться очищення каталогу диска

Стираються всі дані

Виробляється дефрагментація диска

Проводиться перевірка поверхні диска

При повному форматуванні гнучкого диска.

стираються всі дані

проводиться повна перевірка диска

проводиться очищення каталогу диска

диск стає системним

У багаторівневій ієрархічній файловій системі...

Файли зберігаються в системі, що є системою вкладених папок

Файли зберігаються в системі, яка є лінійною послідовністю.

Історія розвитку обчислювальної техніки:

1. Назвіть перший обчислювальний пристрій.
1) Абак
2) Калькулятор
3) Арифмометр
4) російські рахунки

2. Яку ідею висунув у середині 19 століття англійський математик Чарльз Беббідж?
1) Ідею створення програмно керованої лічильної машини, що має арифметичний пристрій, пристрій керування, а також пристрій введення та друку
2) Ідею створення стільникового телефону
3) Ідею створення роботів, керованих комп'ютером
3. Назвіть першого програміста обчислювальних машин.
1) Ада Лавлейс
2) Сергій Лебедєв
3) Білл Гейтс
4) Софія Ковалевська

4. У якому році та де була створена перша ЕОМ на основі електронних ламп?
1) 1945 рік, США
2) 1950, СРСР
3) 1944 р, Англія
4) 1946 р, Франція

5. На якій базі було створено ЕОМ третього покоління?
1) Інтегральні схеми
2) напівпровідники
3) електронні лампи
4) надвеликі інтегральні схеми

6. Як називався перший персональний комп'ютер?
1) Apple II
2) IBM PC
3) Dell
4) Корвет
Пристрій комп'ютера 15
1. Назвіть центральний пристрій комп'ютера.
1) Процесор
2) Системний блок
3) Блок живлення
4) Материнська плата
2. Як записується та передається фізична інформація в ЕОМ?
1) цифрами;
2) за допомогою програм;
3) подається у формі електричних сигналів.

3. Процесор обробляє інформацію, подану:
1) У десятковій системі числення
2) Англійською мовою
3) Російською мовою
4) Машинною мовою (у двійковому коді)
4. Для введення числової та текстової інформації використовується
1) Клавіатура
2) Миша
3) Трекбол
4) Ручка
5. Найважливішою характеристикою координатних пристроїв введення є роздільна здатність, яка зазвичай становить 500 dpi (dot per inch – точок на дюйм (1 дюйм = 2,54 см)), що означає…
1) При переміщенні миші на один дюйм покажчик миші переміщується на 500 пікселів
2) При переміщенні миші на 500 точок вказівник миші переміщається на один дюйм
6. Сканер використовується для…
1) Для введення в комп'ютер зображень та текстових документів
2) Для малювання на ній спеціальною ручкою
3) Переміщення курсору на екрані монітора
4) Отримання голографічних зображень
Пристрої виведення інформації................21
1. Який тип принтера є доцільним для друку фінансових документів?
1) Матричний принтер
2) Струменевий принтер
3) Лазерний принтер
2. Який тип принтера доцільно використовуватиме для друку рефератів?
1) Матричний принтер
2) Струменевий принтер
3) Лазерний принтер

1. Який тип принтера доцільно використовувати для друку фотографій?
1) Матричний принтер
2) Струменевий принтер
3) Лазерний принтер
2. При недотриманні санітарно-гігієнічних вимог комп'ютера шкідливий вплив на здоров'я людини може вплинути.
1) Монітор на електронно-променевій трубці
2) Монітор на рідких кристалах
4) Плазмові панелі
3. Пристрій, який забезпечує запис та зчитування інформації називається…
1) Дисководом чи накопичувачем

4. У разі вимкнення комп'ютера вся інформація стирається з…
4) Оперативної пам'яті
5) Жорсткого диска
6) Лазерного диска
7) Дискети
13. У якому пристрої комп'ютера зберігається інформація?
1) Зовнішня пам'ять;
2) монітор;
3) процесор;
2. Оптичні доріжки мають меншу товщину і розміщені щільніше на …
1) Цифровий відеодиск (DVD – диск)
2) Компакт диск (CD – диск)
3) Дискеті
3. На якому диску інформація зберігається на концентричних доріжках, на яких чергуються намагнічені та ненамагнічені ділянки
1) На дискеті
2) На компакт диску
3) На DVD – диску

4. До пристроїв введення входять…

1) Жорсткий диск, процесор, модулі пам'яті, материнська плата, дискета
5. До пристроїв виведення входять…
1) Клавіатура, миша, джойстик, світлове перо, сканер, цифрова камера, мікрофон
2) Звукові колонки, монітор, принтер, навушник
3) Жорсткий диск, процесор, модулі пам'яті, материнська плата, дискета
6. Програмою називається...

7. Комп'ютерна програма може керувати роботою комп'ютера, якщо вона перебуває…
1) В оперативній пам'яті
2) На гнучкому диску
3) На жорсткому диску
4) На CD – диску
8. Дані – це…
1) Послідовність команд, яку виконує комп'ютер у процесі обробки даних
2) Інформація, представлена в цифровій формі та оброблена на комп'ютері
3) Дані, що мають ім'я та зберігаються в довгостроковій пам'яті
9. Файл – це…
1) Текст роздрукований на комп'ютері
2) Інформація, представлена в цифровій формі та оброблена на комп'ютері
3) Програма або дані, що мають ім'я та зберігаються в довгостроковій пам'яті

10. При швидкому форматуванні гнучкого диска …
1) Здійснюється очищення каталогу диска
2) Стираються всі дані
3) Виробляється дефрагментація диска
4) Проводиться перевірка з

1. Коли та ким були винайдені лічильно-перфораційні машини? Які завдання ними вирішувалися?

2. Що таке електромеханічне реле? Коли створювалися релейні обчислювальні машини? Яку швидкодію вони мали?
3. Де і коли було побудовано першу ЕОМ? Як вона називалася?
4. Яка роль Джона фон Неймана у створенні ЕОМ?
5. Хто був конструктором перших вітчизняних ЕОМ?
6. На якій елементній базі створювалися машини першого покоління? Якими були їхні основні характеристики?
7. На якій елементній базі створювалися машини другого покоління? У чому переваги проти першим поколінням ЕОМ?
8. Що таке інтегральна схема? Коли було створено перші ЕОМ на інтегральних схемах? Як вони називалися?
9. Які нові сфери застосування ЕОМ виникли з появою машин третього покоління?

напівпровідника. Здійснення цих пропозицій у роки не могло відбутися через недостатнього розвитку технологій.

Наприкінці 1958 року й у першій половині 1959 року у напівпровідникової промисловості відбувся прорив. Три особи, які представляли три приватні американські корпорації, вирішили три фундаментальні проблеми, які перешкоджали створенню інтегральних схем. Джек Кілбі з Texas Instrumentsзапатентував принцип об'єднання, створив перші, недосконалі, прототипи ІВ та довів їх до серійного виробництва. Курт Ліговець з Sprague Electric Companyвинайшов спосіб електричної ізоляції компонентів, сформованих на одному кристалі напівпровідника (ізоляцію p-n-переходом (англ. P–n junction isolation)). Роберт-Нойс з Fairchild Semiconductorвинайшов спосіб електричного з'єднання компонентів ІВ (металізацію алюмінієм) і запропонував удосконалений варіант ізоляції компонентів на базі новітньої планарної технології Жана Ерні (англ. Jean Hoerni). 27 вересня 1960 року група Джея Ласта (англ. Jay Last) створила на Fairchild Semiconductorпершу працездатну напівпровідниковуІС за ідеями Нойса та Ерні. Texas Instruments, що володіла патентом на винахід Кілбі, розв'язала проти конкурентів патентну війну, що завершилася в 1966 році світовою угодою про перехресне ліцензування технологій.

Ранні логічні ІС згаданих серій будувалися буквально з стандартнихкомпонентів, розміри та конфігурації яких були задані технологічним процесом. Схемотехніки, що проектували логічні ІВ конкретного сімейства, оперували одними і тими ж типовими діодами та транзисторами. У 1961-1962 pp. парадигму проектування зламав провідний розробник SylvaniaТом Лонго, вперше використавши в одній ІС різні Зміни транзисторів залежно від своїх функцій у схемі. Наприкінці 1962 р. Sylvaniaвипустила у продаж перше сімейство розробленої Лонго транзисторно-транзисторної логіки (ТТЛ) - історично перший тип інтегральної логіки, що зумів надовго закріпитися на ринку. В аналоговій схемотехніці прорив подібного рівня здійснив у 1964-1965 роках розробник операційних підсилювачів. FairchildБоб Відлар .

Перша вітчизняна мікросхема була створена в 1961 році в ТРТІ (Таганрозькому Радіотехнічному Інституті) під керівництвом Л. Н. Колесова. Ця подія привернула увагу наукової громадськості країни, і ТРТІ було затверджено головним у системі мінвузу щодо проблеми створення мікроелектронної апаратури високої надійності та автоматизації її виробництва. Сам же Л. М. Колесов був призначений Головою координаційної ради з цієї проблеми.

Перша в СРСР гібридна товстоплівна інтегральна мікросхема (серія 201 «Сцежка») була розроблена в 1963-65 роках у НДІ точної технології («Ангстрем»), серійне виробництво з 1965 року. У розробці брали участь фахівці НДЕМ (нині НДІ «Аргон»).

Перша в СРСР напівпровідникова інтегральна мікросхема була створена на основі планарної технології, розробленої на початку 1960 року в НДІ-35 (потім перейменований в НДІ «Пульсар») колективом, який надалі був переведений в НДІМЕ («Мікрон»). Створення першої вітчизняної кремнієвої інтегральної схеми було сконцентровано на розробці та виробництві з військовою прийомкою серії інтегральних кремнієвих схем ТС-100 (37 елементів - еквівалент схемотехнічної складності тригера, аналога американських ІС серії SN-51 фірми Texas Instruments). Зразки-прототипи та виробничі зразки кремнієвих інтегральних схем для відтворення були отримані із США. Роботи проводилися в НДІ-35 (директор Трутко) та Фрязінським напівпровідниковим заводом (директор Колмогоров) з оборонного замовлення для використання в автономному висотомірі системи наведення балістичної ракети. Розробка включала шість типових інтегральних кремнієвих планарних схем серії ТС-100 та з організацією дослідного виробництва зайняла у НДІ-35 три роки (з 1962 по 1965 рік). Ще два роки пішло на освоєння заводського виробництва з військовим прийманням у Фрязіно (1967 рік).

Паралельно робота з розробки інтегральної схеми проводилася центральному конструкторському бюро при Воронезькому заводі напівпровідникових приладів (нині - ). У 1965 році під час візиту на ВЗПП міністра електронної промисловості А. І. Шокіна заводу було доручено провести науково-дослідну роботу зі створення кремнієвої монолітної схеми – НДР «Титан» (наказ міністерства від 16.08.1965 р. № 92), яка була достроково виконано вже до кінця року. Тема була успішно здана Держкомісії, і серія 104 мікросхем діодно-транзисторної логіки стала першим фіксованим досягненням у галузі твердотільної мікроелектроніки, що було відображено у наказі МЕП від 30.12.1965 р. № 403.

Рівні проектування

В даний час (2014 р.) більша частина інтегральних схем проектується за допомогою спеціалізованих САПР, які дозволяють автоматизувати і значно прискорити виробничі процеси, наприклад, отримання топологічних фотошаблонів.

Класифікація

Ступінь інтеграції

Залежно від рівня інтеграції застосовуються такі назви інтегральних схем:

мала інтегральна схема (МІС) - до 100 елементів у кристалі,
середня інтегральна схема (СІС) - до 1000 елементів у кристалі,
велика інтегральна схема (ВІС) - до 10 тис. елементів у кристалі,
надвелика інтегральна схема (НВІС) - понад 10 тис. елементів у кристалі.

Раніше використовувалися також тепер застарілі назви: ультравелика інтегральна схема (УБІС) - від 1-10 млн до 1 млрд елементів у кристалі і, іноді, гігавелика інтегральна схема (ГБІС) - понад 1 млрд елементів у кристалі. В даний час, у 2010-х, назви «УБІС» та «ДБІС» практично не використовуються, і всі мікросхеми з числом елементів понад 10 тис. відносять до класу НВІС.

Технологія виготовлення

Напівпровідникова мікросхема - всі елементи та міжелементні з'єднання виконані на одному напівпровідниковому кристалі (наприклад, кремнію, германію, арсеніду, галію, оксиду, гафнію).

Плівкова інтегральна мікросхема - всі елементи та міжелементні з'єднання виконані у вигляді плівок:
- товстоплівна інтегральна схема;
- тонкопленочна інтегральна схема.
Гібридна мікросхема (часто звана мікроскладання), містить кілька безкорпусних діодів, безкорпусних транзисторів та інших електронних активних компонентів. Також мікроскладання може включати безкорпусні інтегральні мікросхеми. Пасивні компоненти мікроскладання (резистори, конденсатори, котушки, індуктивності) зазвичай виготовляються методами тонкоплівкової або товстоплівкової технологій на загальній, зазвичай, керамічній підкладці гібридної мікросхеми. Вся підкладка з компонентами міститься в єдиний герметизований корпус.
Змішана мікросхема - крім напівпровідникового кристала містить тонкоплівкові (товстоплівкові) пасивні елементи, що розміщені на поверхні кристала.

Вид сигналу, що обробляється

Технології виготовлення

Типи логіки

Основним елементом аналогових мікросхем є транзистори (біполярні чи польові). Різниця у технології виготовлення транзисторів суттєво впливає на характеристики мікросхем. Тому нерідко в описі мікросхеми вказують технологію виготовлення, щоб підкреслити загальну характеристику властивостей і можливостей мікросхеми. У сучасних технологіях поєднують технології біполярних і польових транзисторів, щоб досягти поліпшення характеристик мікросхем.

Мікросхеми на уніполярних, польових транзисторах - найекономічніші (за споживанням струму):
- МОП-логіка (метал-оксид-напівпровідник логіка) - мікросхеми формуються з польових транзисторів n-МОП або p-МОП типу;
- КМОП -логіка (комплементарна МОП-логіка) - кожен логічний елемент мікросхеми складається з пари взаємодоповнюючих (комплементарних) польових транзисторів ( n-МОП та p-МОП).
Мікросхеми на біполярних транзисторах:
- РТЛ – резисторно-транзисторна логіка (застаріла, замінена на ТТЛ);
- ДТЛ – діодно-транзисторна логіка (застаріла, замінена на ТТЛ);
- ТТЛ - транзисторно-транзисторна логіка - мікросхеми виготовлені з біполярних транзисторів з багатоемітерними транзисторами на вході;
- ТТЛШ - транзисторно-транзисторна логіка з діодами Шоттки - удосконалена ТТЛ, в якій використовуються біполярні транзистори з ефектом Шоттки;
- ЕСЛ - емітерно-пов'язана логіка - на біполярних транзисторах, режим роботи яких підібраний так, щоб вони не входили в режим насичення, - що суттєво підвищує швидкодію;
- ІІЛ – інтегрально-інжекційна логіка.
Мікросхеми, що використовують як польові, так і біполярні транзистори:

Використовуючи той самий тип транзисторів, мікросхеми можуть створюватися з різних методологій, наприклад, статичної чи динамічної .

КМОП і ТТЛ (ТТЛШ) технології є найпоширенішими логіками мікросхем. Де необхідно економити споживання струму, застосовують КМОП-технологію, де важливіша швидкість і не потрібна економія споживаної потужності застосовують ТТЛ-технологію. Слабким місцем КМОП-мікросхем є вразливість до статичної електрики - досить торкнутися рукою виведення мікросхеми, і її цілісність вже не гарантується. З розвитком технологій ТТЛ та КМОП мікросхеми за параметрами зближуються і, як наслідок, наприклад, серія мікросхем 1564 зроблена за технологією КМОП, а функціональність та розміщення в корпусі як у ТТЛ технології.

Мікросхеми, виготовлені за ЕСЛ-технології, є найшвидшими, а й найбільш енергоспоживаючими, і застосовувалися під час виробництва обчислювальної техніки у випадках, коли найважливішим параметром була швидкість обчислення. У СРСР найпродуктивніші ЕОМ типу ЕС106х виготовлялися на ЕСЛ-мікросхемах. Наразі ця технологія використовується рідко.

Технологічний процес

При виготовленні мікросхем використовується метод фотолітографії (проекційної, контактної та ін.), При цьому схему формують на підкладці (зазвичай з кремнію), отриманої шляхом різання алмазними дисками монокристалів кремнію на тонкі пластини. Через малості лінійних розмірів елементів мікросхем, від використання видимого світла і навіть ближнього ультрафіолетового випромінювання при засвіченні відмовилися.

Наступні процесори виготовляли з використанням УФ-випромінювання (ексимерний лазер ArF, довжина хвилі 193 нм). У середньому впровадження лідерами індустрії нових техпроцесів за планом ITRS відбувалося кожні 2 роки, при цьому забезпечувалося подвоєння кількості транзисторів на одиницю площі: 45 нм (2007), 32 нм (2009), 22 нм (2014) 1 , освоєння 10 нм процесів очікується близько 2018 року

У 2015 році з'явилися оцінки, що впровадження нових техпроцесів уповільнюватиметься.

Контроль якості

Для контролю якості інтегральних мікросхем широко застосовують так звані тестові структури.

Призначення

Інтегральна мікросхема може мати закінчену, скільки завгодно складну, функціональність - аж до цілого мікрокомп'ютера (однокристальний-мікрокомп'ютер).

Аналогові схеми

Фільтри (у тому числі на п'єзоефект).
Аналогові помножувачі.
Аналогові атенюатори та регульовані підсилювачі.
Стабілізатори джерел живлення: стабілізатори напруги та струму .
Мікросхеми керування імпульсних блоків живлення.
Перетворювачі сигналів.
Схеми синхронізації.
Різні датчики (наприклад, температури).

Цифрові схеми

Буферні перетворювачі
(Мікро)процесори (у тому числі ЦП для комп'ютерів)
Мікросхеми та модулі пам'яті
ПЛІС (програмовані логічні інтегральні схеми)

Цифрові інтегральні мікросхеми мають ряд переваг у порівнянні з аналоговими:

Зменшене енергоспоживанняпов'язане із застосуванням у цифровій електроніці імпульсних електричних сигналів. При отриманні та перетворенні таких сигналів активні елементи електронних пристроїв (транзисторів) працюють у «ключовому» режимі, тобто транзистор або «відкритий» - що відповідає сигналу високого рівня (1), або «закритий» - (0), у першому випадку на транзисторі немає падіння напруги, у другому - через нього не йде струм. В обох випадках енергоспоживання близько до 0, на відміну від аналогових пристроїв, у яких більшу частину часу транзистори перебувають у проміжному (активному) стані.
Висока завадостійкістьцифрових пристроїв пов'язана з великою відмінністю сигналів високого (наприклад, 2,5-5) і низького (0-0,5) рівня. Помилка стану можлива за такого рівня перешкод, коли високий рівень інтерпретується як низький і навпаки, що малоймовірно. Крім того, в цифрових пристроях можливе застосування спеціальних кодів, що дозволяють виправляти помилки.
Велика різниця рівнів станів сигналів високого та низького рівня (логічних «0» і «1») і досить широкий діапазон їх допустимих змін робить цифрову техніку нечутливою до неминучого в інтегральній технології розкиду параметрів елементів, позбавляє необхідності підбору компонентів та налаштування елементами регулювання в цифрових пристроях.

Аналого-цифрові схеми

цифро-аналогові (ЦАП) та аналого-цифрові перетворювачі (АЦП);
трансівери (наприклад, перетворювач інтерфейсу Ethernet);
модулятори та демодулятори;
- радіомодеми
- декодери телетексту, УКХ-радіо-тексту
- трансівери Fast Ethernet та оптичних ліній
- Dial-Upмодеми
- приймачі цифрового ТБ
- сенсор оптичної «миші»
мікросхеми живлення електронних пристроїв - стабілізатори, перетворювачі напруги, силові ключі та ін;
цифрові атенюатори;
схеми фазової, автопідстроювання, частоти (ФАПЧ);
генератори та відновники частоти тактової синхронізації;
базові матричні кристали (БМК): містить як аналогові, так і цифрові схеми;

Серії мікросхем

Аналогові та цифрові мікросхеми випускаються серіями. Серія - це група мікросхем, що мають єдине конструктивно-технологічне виконання та призначені для спільного застосування. Мікросхеми однієї серії, як правило, мають однакову напругу джерел живлення, узгоджені за вхідними та вихідними опорами, рівнями сигналів.

Корпуси

Специфічні назви

Правовий захист

Законодавство Росії надає правову охорону топологіям інтегральних мікросхем. Топологією інтегральної мікросхеми є зафіксоване на матеріальному носії просторово-геометричне розташування сукупності елементів інтегральної мікросхеми та зв'язків між ними (ст. 1448

НВІС

Сучасні інтегральні мікросхеми призначені для поверхневого монтажу.

Радянські та зарубіжні цифрові мікросхеми.

Інтегральна(engl. Integrated circuit, IC, microcircuit, microchip, silicon chip, or chip), ( мікро)схема (ІС, ІМС, м/сх), чіп, мікрочіп(англ. chip- тріска, уламок, фішка) - мікроелектронний пристрій - електронна схема довільної складності, виготовлена на напівпровідниковому кристалі (або плівці) та поміщена у нерозбірний корпус. Часто під інтегральною схемою(ІС) розуміють власне кристал або плівку з електронною схемою, а під мікросхемою(МС) - ІВ, укладену в корпус. У той же час вираз "чіп компоненти" означає "компоненти для поверхневого монтажу" на відміну від компонентів для традиційного паяння в отвори на платі. Тому правильніше говорити "чіп мікросхема", маючи на увазі мікросхему для поверхневого монтажу. Зараз (рік) більшість мікросхем виготовляється в корпусах для поверхневого монтажу.

Історія

Винахід мікросхем почалося з вивчення властивостей тонких оксидних плівок, що виявляються в ефект поганої електропровідності при невеликих електричних напругах. Проблема полягала в тому, що в місці зіткнення двох металів не відбувалося електричного контакту або він мав полярні властивості. Глибокі вивчення цього феномена призвели до відкриття діодів і пізніше транзисторів та інтегральних мікросхем.

Рівні проектування

Фізичний методи реалізації одного транзистора (або невеликої групи) у вигляді легованих зон на кристалі.
Електричний - принципова електрична схема (транзистори, конденсатори, резистори тощо).
Логічний - логічна схема (логічні інвертори, елементи АБО-НЕ, І-НЕ тощо).
Схемо-і системотехнічний рівень - схемо- та системотехнічна схеми (тригери, компаратори, шифратори, дешифратори, АЛУ тощо).
Топологічний – топологічні фотошаблони для виробництва.
Програмний рівень (для мікроконтролерів та мікропроцесорів) - команди асемблера для програміста.

Нині більшість інтегральних схем розробляється з допомогою САПР , які дозволяють автоматизувати і прискорити процес отримання топологічних фотошаблонів.

Класифікація

Ступінь інтеграції

Призначення

Інтегральна мікросхема може мати закінченим, скільки завгодно складним, функціоналом - аж до цілого мікрокомп'ютера (однокристальний мікрокомп'ютер).

Аналогові схеми

Генератори сигналів
Аналогові помножувачі
Аналогові атенюатори та регульовані підсилювачі
Стабілізатори джерел живлення
Мікросхеми керування імпульсних блоків живлення
Перетворювачі сигналів
Схеми синхронізації
Різні датчики (температури та ін.)

Цифрові схеми

Логічні елементи
Буферні перетворювачі
Модулі пам'яті
(Мікро)процесори (у тому числі ЦПУ в комп'ютері)
Однокристальні мікрокомп'ютери
ПЛІС - програмовані логічні інтегральні схеми

Цифрові інтегральні мікросхеми мають ряд переваг у порівнянні з аналоговими:

Зменшене енергоспоживанняпов'язане із застосуванням у цифровій електроніці імпульсних електричних сигналів. При отриманні та перетворенні таких сигналів активні елементи електронних пристроїв (транзисторів) працюють у «ключовому» режимі, тобто транзистор або «відкритий» - що відповідає сигналу високого рівня (1), або «закритий» - (0), у першому випадку на транзистор немає падіння напруги, у другому - через нього не йде струм . В обох випадках енергоспоживання близько до 0, на відміну від аналогових пристроїв, у яких більшу частину часу транзистори перебувають у проміжному (резистивному) стані.
Висока завадостійкістьЦифрові пристрої пов'язані з великою відмінністю сигналів високого (наприклад 2,5 - 5 В) і низького (0 - 0,5 В) рівня. Помилка можлива за таких перешкод, коли високий рівень сприймається як низький і навпаки, що мало можливо. Крім того, у цифрових пристроях можливе застосування спеціальних кодів, що дозволяють виправляти помилки.
Велика відмінність сигналів високого та низького рівня та досить широкий інтервал їх допустимих змін робить цифрову техніку. нечутливоюдо неминучого в інтегральній технології розкиду параметрів елементів, позбавляє необхідності підбору та налаштування цифрових пристроїв.

19 століття англійський математик Чарльз Беббідж?

Ідею створення стільникового телефону

Ідею створення роботів, керованих комп'ютером

У якому році і де було створено першу ЕОМ на основі електронних ламп?

1945 рік, США

1944 р, Англія

1946 р. Франція

На якій основі було створено ЕОМ третього покоління?

Інтегральні схеми

напівпровідники

електронні лампи

надвеликі інтегральні схеми

Як називався перший персональний комп'ютер?

Назвіть центральний пристрій комп'ютера.

Процесор

Системний блок

Блок живлення

Материнська плата

Процесор обробляє інформацію, подану:

У десятковій системі числення

Англійською мовою

Російською мовою

Машинною мовою (у двійковому коді)

Для введення числової та текстової інформації використовується

Клавіатура

Сканер використовується для…

Для введення в комп'ютер зображень та текстових документів

Для малювання на ній спеціальною ручкою

Переміщення курсору на екрані монітора

Отримання голографічних зображень

10. Який тип принтера є доцільним для друку фінансових документів?

Матричний принтер

Струменевий принтер

Лазерний принтер

Який тип принтера доцільно використовуватиме для друку рефератів?

Матричний принтер

Струменевий принтер

Лазерний принтер

Який тип принтера доцільно використовувати для друку фотографій?

Матричний принтер

Струменевий принтер

Лазерний принтер

При недотриманні санітарно-гігієнічних вимог комп'ютера шкідливий вплив на здоров'я людини може вплинути.

Монітор на електронно-променевій трубці

Монітор на рідких кристалах

Плазмові панелі

При вимиканні комп'ютера вся інформація стирається...

Оперативна пам'ять

Жорсткого диска

Лазерний диск

Який пристрій комп'ютера зберігає інформацію?

Зовнішня пам'ять;

процесор;

Оптичні доріжки мають меншу товщину і розміщені щільніше на …

Цифровий відеодиск (DVD – диск)

Компакт диск (CD – диск)

У пристрої введення входять...

До пристроїв виведення входять…

Клавіатура, миша, джойстик, світлове перо, сканер, цифрова камера, мікрофон

Звукові колонки, монітор, принтер, навушник

Жорсткий диск, процесор, модулі пам'яті, материнська плата, дискета

Програмою називається...

Комп'ютерна програма може керувати роботою комп'ютера.

В оперативній пам'яті

На гнучкому диску

На жорсткому диску

На CD – диску

Дані – це…

Послідовність команд, яку виконує комп'ютер у процесі обробки даних

Інформація, представлена у цифровій формі та оброблена на комп'ютері

Дані, що мають ім'я та зберігаються в довгостроковій пам'яті

Файл – це…

Текст роздрукований на комп'ютері

Інформація, представлена у цифровій формі та оброблена на комп'ютері

Програма або дані, що мають ім'я та зберігаються в довгостроковій пам'яті

При швидкому форматуванні гнучкого диска.

Проводиться очищення каталогу диска

Стираються всі дані

Виробляється дефрагментація диска

Проводиться перевірка поверхні диска

При повному форматуванні гнучкого диска.

стираються всі дані

проводиться повна перевірка диска

проводиться очищення каталогу диска

диск стає системним

У багаторівневій ієрархічній файловій системі...

Файли зберігаються в системі, що є системою вкладених папок

Файли зберігаються в системі, яка є лінійною послідовністю.

Історія розвитку обчислювальної техніки:

1. Назвіть перший обчислювальний пристрій.
1) Абак
2) Калькулятор
3) Арифмометр
4) російські рахунки

1. Коли та ким були винайдені лічильно-перфораційні машини? Які завдання ними вирішувалися?

Інтегральна мікросхема (ІВ)- це мікроелектронний виріб, що виконує функції перетворення та обробки сигналів, що характеризується щільною упаковкою елементів так, щоб усі зв'язки та з'єднання між елементами представляли єдине ціле.

Складовою частиною ІС є елементи, які виконують роль електрорадіоелементів (транзисторів, резисторів та ін.) та не можуть бути виділені як самостійні вироби. У цьому активними називають елементи ІМС, виконують функції посилення чи іншого перетворення сигналів (діоди, транзистори та інших.), а пасивними - елементи, реалізують лінійну передатну функцію (резистори, конденсатори, індуктивності).

Класифікація інтегральних мікросхем:

За способом виготовлення:

За рівнем інтеграції.

Ступінь інтеграції ІВ є показником складності, що характеризується числом елементів, що містяться в ній, і компонентів. Ступінь інтеграції визначається формулою

де k - коефіцієнт, що визначає ступінь інтеграції, що округляється до найближчого більшого цілого числа, а N - число елементів і компонентів, що входять до ІС.

Для кількісної характеристики ступеня інтеграції часто використовують такі терміни: якщо k? 1, ІВ називають простий ІВ, якщо 1< k ? 2 - средней ИС (СИС), если 2 < k ? 4 - большой ИС (БИС), если k ?4 - сверхбольшой ИС (СБИС).

Крім ступеня інтеграції використовують ще такий показник, як густина упаковки елементів - кількість елементів (найчастіше транзисторів) на одиницю площі кристала. Цей показник характеризує переважно рівень технології, нині він становить понад 1000 елементів/мм 2 .

Плівкові інтегральні схеми- це інтегральні схеми, елементи яких нанесені поверхню діелектричного підстави як плівки. Їхня особливість - у чистому вигляді не існують. Служать лише виготовлення пасивних елементів - резисторів, конденсаторів, провідників, індуктивностей.

Мал. 1. Структура плівкової гібридної ІВ: 1, 2 - нижній і верхній обкладки конденсатора, З - шар діелектрика, 4 - з'єднувальна дротяна шина, 5 - навісний транзистор, 6 - плівковий резистор, 7 - контактний висновок, 8 - діелектрична підкладка

Гібридні ІВ – це тонкоплівкові мікросхеми, що складаються з пасивних елементів (резисторів, конденсаторів, контактних майданчиків) та дискретних активних елементів (діодів, транзисторів). Гібридна ІВ, показана на рис. 1 являє собою діелектричну підкладку з нанесеними на неї плівковими конденсаторами і резисторами і приєднаним навісним транзистором, база якого з'єднана з верхньою обкладкою конденсатора шиною у вигляді дуже тонкого зволікання.

У напівпровідникових ІСвсі елементи та міжелементні з'єднання виконані в обсязі та на поверхні кристала напівпровідника. Напівпровідникові ІС являють собою плоский кристал напівпровідника (підкладка), у поверхневому шарі якого різними технологічними прийомами сформовані еквівалентні елементам електричної схеми локальні області (діоди, транзистори, конденсатори, резистори та ін.), об'єднані поверхнею плівковими металевими сполуками.

Як підкладки напівпровідникових ІС служать круглі пластини кремнію, германію або арсеніду галію, що мають діаметр 60 - 150 мм і товщину 0,2 - 0,4 мм.

Напівпровідникова підкладка є груповою заготівлею (рис. 2), де одночасно виготовляють велику кількість ІВ.

Мал. 2. Групова кремнієва пластина: 1 – базовий зріз, 2 – окремі кристали (чіпи)

Після завершення основних технологічних операцій її розрізають частини - кристали 2, звані також чіпами. Розміри сторін кристалів можуть бути від 3 до 10 мм. Базовий зріз пластини 1 служить для її орієнтації при різних технологічних процесах.

Структури елементів напівпровідникової ІВ - транзистора, діода, резистора та конденсатора, що виготовляються відповідним легуванням локальних ділянок напівпровідника методами планарної технології, показані на рис. 3, а-р. Планарна технологія характеризується тим, що всі висновки елементів ІС розташовуються в одній площині на поверхні та одночасно з'єднуються в електричну схему тонкоплівковими міжз'єднаннями. При планарній технології проводиться групова обробка, тобто протягом одного технологічного процесу на підкладках одержують велику кількість ІВ, що забезпечує високі технологічність та економічність, а також дозволяє автоматизувати виробництво.

Мал. 3. Структури елементів напівпровідникової ІВ: а - транзистора, б - діода, - резистора, г - конденсатора, 1 - тонкоплівковий контакт, 2 - шар діелектрика, З - емітер; 4 - база; 5 - колектор; 6 - катод; 7 - анод; 8 - ізолюючий шар; 9 - резистивний шар, 10 - ізолюючий шар, 11 - пластина, 12, 14 - верхній та нижній електроди конденсатора, 13 - шар діелектрика

У поєднаних ІС(рис. 4), що є варіантом напівпровідникових, на кремнієвій підкладці створюють напівпровідникові та тонкоплівкові елементи. гідність цих схем у тому, що у твердому тілі технологічно важко виготовляти резистори заданого опору, оскільки він залежить лише від товщини легованого шару напівпровідника, а й від розподілу питомого опору по товщині. Доведення опору до номінального значення після виготовлення резистора також становить значні труднощі. Напівпровідникові резистори мають помітну температурну залежність, що ускладнює розробку ІС.

Мал. 4. Структура поєднаної ІВ: 1 - плівка діоксиду кремнію, 2 - діод, З - плівкові внутрішньосхемні з'єднання, 4 - тонкоплівковий резистор, 5, 6, 7 - верхній і нижній електроди тонкоплівкового конденсатора та діелектрик, 8 - тонкоплівкові контакти, 9 - транзи - Кремнієва пластина.

Крім того, у твердому тілі також важко створювати конденсатори. Для розширення номінальних значень опорів резисторів і ємностей напівпровідникових конденсаторів ІС, а також поліпшення їх робочих характеристик розроблена заснована на технології тонких плівок комбінована технологія, звана технологією поєднаних схем. У цьому випадку активні елементи ІВ (можна і деякі некритичні по номінальному опору резистори) виготовляють у тілі кремнієвого кристала дифузійним методом, а потім вакуумним нанесенням плівок (як плівкових ІВ) формують пасивні елементи - резистори, конденсатори та міжз'єднання.

Елементна база електроніки розвивається безперервно зростаючими темпами. Кожне поколінь, з'явившись у певний час, продовжує вдосконалюватися у найбільш виправданих напрямах. Розвиток виробів електроніки від покоління до покоління йде у напрямку їх функціонального ускладнення, підвищення надійності та терміну служби, зменшення габаритних розмірів, маси, вартості та споживаної енергії, спрощення технології та покращення параметрів електронної апаратури.

Становлення мікроелектроніки як самостійної науки стало можливим завдяки використанню багатого досвіду та бази промисловості, що випускає напівпровідникові дискретні прилади. Проте з розвитком напівпровідникової електроніки з'ясувалися серйозні обмеження застосування електронних явищ і систем з їхньої основі. Тому мікроелектроніка продовжує просуватися швидкими темпами як у напрямку вдосконалення напівпровідникової інтегральної технології, так і в напрямку використання нових фізичних явищ. радіоелектронний інтегральний мікросхема

Вироби мікроелектроніки: інтегральні мікросхеми різного ступеня інтеграції, мікроскладання, мікропроцесори, міні- та мікро-ЕОМ - дозволили здійснити проектування та промислове виробництво функціонально складної радіо- та обчислювальної апаратури, що відрізняється від апаратури попередніх поколінь кращими параметрами, більш надійними споживаної енергією та вартістю. Апаратура з урахуванням виробів мікроелектроніки знаходить широке застосування переважають у всіх сферах діяльності.

Створенню систем автоматичного проектування, промислових роботів, автоматизованих та автоматичних виробничих ліній, засобів зв'язку та багато іншого сприяє мікроелектроніка.

Перший етап

До першого етапу належить винахід у 1809 році російським інженером Ладигіним лампи розжарювання.

Відкриття у 1874 році німецьким вченим Брауном випрямляючого ефекту в контакті метал-напівпровідник. Використання цього ефекту російським винахідником Поповим для детектування радіосигналу дозволило створити перший радіоприймач. Датою винаходу радіо прийнято вважати 7 травня 1895 коли Попов виступив з доповіддю і демонстрацією на засіданні фізичного відділення російського фізико-хімічного товариства в Петербурзі. У різних країнах велися розробки та дослідження різних типів простих та надійних виявників високочастотних коливань – детекторів.

Другий етап

Другий етап розвитку електроніки розпочався з 1904 р., коли англійський вчений Флемінг сконструював електровакуумний діод. За ним був винахід першої підсилювальної лампи - тріода в 1907 році.

1913 – 1919 роки – період різкого розвитку електронної техніки. У 1913 р. німецький інженер Мейснер розробив схему лампового регенеративного приймача і за допомогою тріода отримав незатухаючі гармонійні коливання.

У Росії перші радіолампи були виготовлені в 1914 в Санкт-Петербурзі консультантом російського товариства бездротового телеграфування Миколою Дмитровичем Папалексі, майбутнім академіком АН СРСР.

Третій етап

Третій період розвитку електроніки - це період створення та впровадження дискретних напівпровідникових приладів, що розпочався з винаходу точкового транзистора. У 1946 році при лабораторії "Белл Телефон" була створена група на чолі з Вільямом Шоклі, яка проводила дослідження властивостей напівпровідників на Кремнії та Німеччині. Група проводила як теоретичні, і експериментальні дослідження фізичних процесів межі розділу двох напівпровідників з різними типами електричної провідності. У результаті винайшли: трехэлектродные напівпровідникові прилади - транзистори. Залежно кількості носіїв заряду транзистори були поділені на:

- Уніполярні (польові), де використовувалися однополярні носії.
- біполярні, де використовувалися різнополярні носії (електрони та дірки).

Винахід транзисторів стало знаменною віхою історія розвитку електроніки і тому його автори Джон Бардін, Уолтер Браттейн і Вільям Шоклі були удостоєні нобелівської премії з фізики за 1956 р.

Поява мікроелектроніки

З появою біполярних польових транзисторів почали втілюватися ідеї розробки малогабаритних ЕОМ. На їх основі почали створювати бортові електронні системи для авіаційної та космічної техніки. Так як ці пристрої містили тисячі окремих електрорадіоелементів і постійно потрібно все більше і більше їх збільшення, з'явилися і технічні труднощі. Зі збільшенням числа елементів електронних систем практично не вдавалося забезпечити їхню працездатність відразу ж після складання, та забезпечити, надалі, надійність функціонування систем. Проблема якості монтажно-складальних робіт стала основною проблемою виробників при забезпеченні працездатності та надійності радіоелектронних пристроїв. Вирішення проблеми міжз'єднань і стало передумовою появи мікроелектроніки. Прообразом майбутніх мікросхем послужила друкована плата, де всі поодинокі провідники об'єднані в єдине ціле і виготовляються одночасно груповим методом шляхом стравлювання мідної фольги з площиною фольгованого діелектрика. Єдиним видом інтеграції у разі є провідники. Застосування друкованих плат хоч і вирішує проблеми мініатюризації, проте вирішує проблему підвищення надійності межсоединений. Технологія виготовлення друкованих плат не дозволяє виготовити одночасно інші пасивні елементи крім провідників. Саме тому друковані плати не перетворилися на інтегральні мікросхеми у сучасному розумінні. Першими були розроблені наприкінці 40-х років товстоплівкові гібридні схеми, в основу їх виготовлення була покладена вже відпрацьована технологія виготовлення керамічних конденсаторів, яка використовує метод нанесення на керамічну підкладку через трафарети паст, що містять порошок срібла та скла.

Тонкоплівкова технологія виробництва інтегральних мікросхем включає нанесення у вакуумі на гладку поверхню діелектричних підкладок тонких плівок різних матеріалів (провідних, діелектричних, резистивних).

Четвертий етап

У 1960 році Роберт Нойс із фірми Fairchild запропонував і запатентував ідею монолітної інтегральної схеми і, застосувавши планарну технологію, виготовив перші кремнієві монолітні інтегральні схеми.

Сімейство монолітних транзисторно-транзисторних логічних елементів з чотирма і біполярнішими транзисторами на одному кристалі кремнію було випущено фірмою Fairchild вже в лютому 1960 року і отримало назву "мікрологіка". Планарна технологія Хорні і монолітна технологія Нойса заклали в 1960 фундамент розвитку інтегральних мікросхем, спочатку на біполярних транзисторах, а потім 1965-85 рр.. на польових транзисторах та комбінаціях тих та інших.

Два директивні рішення ухвалені в 1961-1962 рр.. вплинули на розвиток виробництва кремнієвих транзисторів та ІС. Рішення фірми IBM (Нью-Йорк) з розробки для перспективної ЕОМ не феромагнітних пристроїв, а електронних ЗУ (запам'ятувальних пристроїв) на базі n-канальних польових транзисторів (метал-окис-напівпровідник - МОП). Результатом успішного виконання цього плану був випуск у 1973р. універсальної ЕОМ з МОП ЗУ - IBM-370/158. Директивні рішення фірми Fairchild передбачають розширення робіт у напівпровідниковій науково-дослідній лабораторії з дослідження кремнієвих приладів та матеріалів для них.

Тим часом у липні 1968 р. Гордон Мур і Роберт Нойс йдуть з відділення напівпровідників фірми Fairchild і 28 червня 1968 організують крихітну фірму Intel з дванадцяти осіб, які орендують кімнатку в Каліфорнійському місті Маунтін Вью. Завдання, яке поставили перед собою Мур, Нойс і фахівець з хімічної технології, що приєднався до них - Ендрю Гроув, використовувати величезний потенціал інтеграції великої кількості електронних компонентів на одному напівпровідниковому кристалі для створення нових видів електронних приладів.

У 1997 році Ендрю Гроув став "людиною року", а очолювана ним компанія Intel, яка стала однією з провідних у силіконовій долині в Каліфорнії, стала виробляти мікропроцесори для 90% всіх персональних комп'ютерів планети. Поява інтегральних мікросхем зіграла вирішальну роль у розвиток електроніки започаткувавши новий етап мікроелектроніки. Мікроелектроніку четвертого періоду називають схематичною, тому що у складі основних базових елементів можна виділити елементи, еквівалентні дискретним електро-радіоелементам і кожній інтегральній мікросхемі відповідає певна принципова електрична схема, як і для електронних вузлів апаратури попередніх поколінь.

Інтегральні мікросхеми стали називатися мікроелектронні пристрої, що розглядаються як єдиний виріб, що має високу щільність розташування елементів, еквівалентних елементам звичайної схеми. Ускладнення, що виконуються мікросхемами функцій, досягається підвищенням ступеня інтеграції.

Справжнє електроніки

В даний час мікроелектроніка переходить на якісно новий рівень – наноелектроніку.

Наноелектроніка насамперед базується на результатах фундаментальних досліджень атомних процесів у напівпровідникових структурах зниженої розмірності. Квантові точки, або нульмерні системи, являють собою граничний випадок систем зі зниженою розмірністю, які складаються з масиву атомних кластерів або острівців нанометрових розмірів напівпровідникової матриці, що виявляють самоорганізацію в епітаксійних гетероструктурах.

Одним із можливих робіт пов'язаних з наноелеткронікою є роботи зі створення матеріалів та елементів ІЧ-техніки. Вони затребувані підприємствами галузі та є основою для створення у найближчому майбутньому систем "штучного" (технічного) зору з розширеним, порівняно з біологічним зором, спектральним діапазоном в ультрафіолетовій та інфрачервоній областях спектру. Системи технічного зору та фотонні компоненти на наноструктурах, здатні отримувати та обробляти величезні масиви інформації, стануть основою принципово нових телекомунікаційних пристроїв, систем екологічного та космічного моніторингу, теплобачення, нанодіагностики, робототехніки, високоточної зброї, засобів боротьби з тероризмом. Застосування напівпровідникових наноструктур значно зменшить габарити пристроїв спостереження та реєстрації, зменшить енергоспоживання, покращить вартісні характеристики та дозволить використовувати переваги масового виробництва у мікро- та наноелектроніці найближчого майбутнього.