ไมโครเซอร์กิตทำมาจากอะไร อุปกรณ์สำหรับการผลิตวงจรไมโคร

โลกสมัยใหม่มีคอมพิวเตอร์มากจนไม่สามารถจินตนาการได้ในทางปฏิบัติหากไม่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ติดตัวเราไปในชีวิตและกิจกรรมทั้งหมดของเรา
และความคืบหน้าไม่หยุดนิ่ง แต่ยังคงปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง: อุปกรณ์ต่างๆลดลงและมีประสิทธิภาพมากขึ้นมีความจุมากขึ้นและมีประสิทธิผลมากขึ้น กระบวนการนี้อาศัยเทคโนโลยี การผลิตชิปซึ่งก็คือในรุ่นที่เรียบง่ายการเชื่อมต่อของไดโอดไตรโอดทรานซิสเตอร์ตัวต้านทานและส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ที่ใช้งานอยู่อื่น ๆ โดยไม่มีแพ็คเกจ (บางครั้งจำนวนของพวกเขาในไมโครวงจรเดียวถึงหลายล้าน) รวมกันเป็นหนึ่งวงจร

ผลึกเซมิคอนดักเตอร์ (ซิลิกอนเจอร์เมเนียมแฮฟเนียมออกไซด์แกลเลียมอาร์เซไนด์) เป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตไมโครวงจรทั้งหมด การเชื่อมต่อระหว่างองค์ประกอบและระหว่างองค์ประกอบทั้งหมดทำขึ้น สิ่งที่พบมากที่สุดคือซิลิกอนเนื่องจากในแง่ของคุณสมบัติทางเคมีกายภาพของมันเหมาะสมที่สุดสำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้คือเซมิคอนดักเตอร์ ความจริงก็คือวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เป็นของคลาสที่มีการนำไฟฟ้าอยู่ระหว่างตัวนำและฉนวน และสามารถทำหน้าที่เป็นตัวนำและไดอิเล็กทริกขึ้นอยู่กับเนื้อหาของสารเคมีอื่น ๆ ที่เจือปนอยู่

มีการสร้างไมโครวงจร โดยการสร้างชั้นต่างๆตามลำดับบนเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบบางซึ่งผ่านการขัดเงาล่วงหน้าและนำมาโดยวิธีทางกลหรือทางเคมีเพื่อให้เป็นกระจก พื้นผิวของมันจะต้องเรียบอย่างแน่นอนในระดับอะตอม

ขั้นตอนวิดีโอของการผลิตไมโครวงจร:

เมื่อสร้างเลเยอร์เนื่องจากรูปแบบที่ใช้กับพื้นผิวของแผ่นมีขนาดเล็กมากวัสดุที่ก่อตัวเป็นลวดลายจะถูกวางลงบนพื้นผิวทั้งหมดทันทีจากนั้นจึงไม่จำเป็นจะถูกลบออกโดยใช้กระบวนการโฟโตลิโทกราฟี

โฟโตลิโธกราฟีเป็นหนึ่งในขั้นตอนหลัก การผลิตชิป และค่อนข้างชวนให้นึกถึงการผลิตภาพถ่าย บนพื้นผิวของวัสดุที่ใช้ก่อนหน้านี้วัสดุที่ไวต่อแสงพิเศษ (photoresist) จะถูกนำไปใช้ในชั้นที่เท่ากันจากนั้นจะทำให้แห้ง ยิ่งไปกว่านั้นผ่านโฟโตมาสก์พิเศษรูปแบบที่ต้องการจะถูกฉายลงบนพื้นผิวเลเยอร์ ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตแต่ละพื้นที่ของนักส่องแสงจะเปลี่ยนคุณสมบัติของพวกมัน - มันจะแข็งแรงขึ้นดังนั้นพื้นที่ที่ไม่มีการฉายรังสีจะถูกลบออกในภายหลัง วิธีการวาดรูปแบบนี้มีประสิทธิภาพในความแม่นยำมากซึ่งจะยังคงใช้เป็นเวลานาน

ตามด้วยกระบวนการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างทรานซิสเตอร์ในไมโครวงจรรวมทรานซิสเตอร์เป็นเซลล์ที่แยกจากกันและเซลล์เป็นบล็อกที่แยกจากกัน การเชื่อมต่อระหว่างกันถูกสร้างขึ้นในชั้นโลหะหลายชั้นของไมโครวงจรที่สมบูรณ์ ทองแดงส่วนใหญ่ใช้เป็นวัสดุในการผลิตชั้นและทองคำใช้สำหรับโครงร่างการผลิตโดยเฉพาะ จำนวนชั้นของการเชื่อมต่อไฟฟ้าขึ้นอยู่กับกำลังและประสิทธิภาพของไมโครวงจรที่สร้างขึ้น - ยิ่งมีประสิทธิภาพมากเท่าใดก็ยิ่งมีชั้นเหล่านี้มากเท่านั้น

ดังนั้นจึงได้โครงสร้างสามมิติที่ซับซ้อนของไมโครวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความหนาหลายไมครอน จากนั้นวงจรอิเล็กทรอนิกส์จะถูกปกคลุมด้วยชั้นของวัสดุอิเล็กทริกหนาหลายสิบไมครอน ในนั้นจะเปิดเฉพาะแผ่นสัมผัสซึ่งจะส่งพลังงานและสัญญาณไฟฟ้าจากภายนอกไปยังไมโครวงจรในเวลาต่อมา แผ่นหินเหล็กไฟหนาหลายร้อยไมครอนติดอยู่ด้านล่าง

ในตอนท้ายของกระบวนการผลิตผลึกบนเวเฟอร์จะถูกทดสอบทีละชิ้น จากนั้นชิปแต่ละตัวจะถูกบรรจุไว้ในเคสของตัวเองด้วยความช่วยเหลือที่สามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่น ๆ ได้ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าประเภทของบรรจุภัณฑ์ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของไมโครเซอร์กิตและวิธีการใช้งาน ชิปที่บรรจุหีบห่อผ่านขั้นตอนหลักของการทดสอบความเครียด: การสัมผัสกับอุณหภูมิความชื้นกระแสไฟฟ้า และตามผลการทดสอบพวกเขาจะถูกปฏิเสธจัดเรียงและจำแนกตามข้อกำหนด

สิ่งสำคัญในกระบวนการผลิตชิ้นส่วนระดับจุลภาคเช่นไมโครวงจรคือความสะอาดในอุดมคติของสถานที่ผลิต ดังนั้นเพื่อความสะอาดในอุดมคติจึงมีการใช้ห้องที่มีอุปกรณ์พิเศษซึ่งก่อนอื่นจะปิดผนึกอย่างสมบูรณ์พร้อมด้วยไมโครฟิลเตอร์สำหรับฟอกอากาศบุคลากรที่ทำงานในห้องเหล่านี้จะมีชุดคลุมที่ป้องกันไม่ให้อนุภาคขนาดเล็กเข้าไปที่นั่น นอกจากนี้ในห้องดังกล่าวมีการจัดเตรียมความชื้นอุณหภูมิอากาศไว้บางส่วนพวกเขาถูกสร้างขึ้นบนฐานรากที่ป้องกันการสั่นสะเทือน

วิดีโอ - การเที่ยวชมโรงงานที่ผลิตไมโครวงจร:

กลับไปยัง

ไปข้างหน้า -

คุณมีแนวคิดทางธุรกิจหรือไม่? บนเว็บไซต์ของเราคุณสามารถคำนวณการทำกำไรทางออนไลน์ได้!

วิธีการสร้างไมโครวงจร

เพื่อให้เข้าใจว่าอะไรคือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเทคโนโลยีทั้งสองนี้จำเป็นต้องเดินทางสั้น ๆ เกี่ยวกับเทคโนโลยีการผลิตโปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยหรือวงจรรวม

ดังที่คุณทราบจากหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ส่วนประกอบหลักของวงจรรวมคือเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p และชนิด n (ขึ้นอยู่กับประเภทของการนำไฟฟ้า) เซมิคอนดักเตอร์เป็นสารที่เหนือกว่าอิเล็กทริกในการนำไฟฟ้า แต่ด้อยกว่าโลหะ เซมิคอนดักเตอร์ทั้งสองประเภทขึ้นอยู่กับซิลิกอน (Si) ซึ่งอยู่ในรูปบริสุทธิ์ (สารกึ่งตัวนำภายในที่เรียกว่า) ทำหน้าที่ได้ไม่ดี ไฟฟ้าอย่างไรก็ตามการเพิ่ม (การรวมตัว) ของสิ่งเจือปนบางอย่างลงในซิลิกอนทำให้สามารถเปลี่ยนคุณสมบัติการนำไฟฟ้าได้อย่างรุนแรง สิ่งสกปรกมีสองประเภท: ผู้บริจาคและผู้รับ ความไม่บริสุทธิ์ของผู้บริจาคนำไปสู่การก่อตัวของสารกึ่งตัวนำชนิด n ที่มีการนำไฟฟ้าประเภทอิเล็กทรอนิกส์และการปนเปื้อนของตัวรับจะนำไปสู่การก่อตัวของสารกึ่งตัวนำชนิด p ที่มีลักษณะเป็นรู หน้าสัมผัสของสารกึ่งตัวนำ p- และ n ทำให้สามารถสร้างทรานซิสเตอร์ได้ซึ่งเป็นองค์ประกอบโครงสร้างหลักของไมโครวงจรสมัยใหม่ ทรานซิสเตอร์ดังกล่าวเรียกว่าทรานซิสเตอร์ CMOS สามารถอยู่ในสถานะพื้นฐานสองสถานะ: เปิดเมื่อพวกมันนำกระแสไฟฟ้าและปิดเมื่อพวกมันไม่นำกระแสไฟฟ้า เนื่องจากทรานซิสเตอร์ CMOS เป็นองค์ประกอบหลักของไมโครวงจรสมัยใหม่เรามาพูดถึงรายละเอียดเพิ่มเติมกันดีกว่า

ทรานซิสเตอร์ CMOS ทำงานอย่างไร

ทรานซิสเตอร์ CMOS ชนิด n ที่ง่ายที่สุดมีอิเล็กโทรดสามตัว: ต้นทางประตูและท่อระบายน้ำ ทรานซิสเตอร์ทำขึ้นในเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p ที่มีค่าการนำไฟฟ้าของรูและเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n ที่มีการนำไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในบริเวณท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิด ตามธรรมชาติเนื่องจากการแพร่กระจายของหลุมจาก p-region ไปยัง n-region และการแพร่ย้อนกลับของอิเล็กตรอนจาก n-region ไปยัง p-region ชั้นที่หมดลง (ชั้นที่ไม่มีตัวพาประจุหลัก) จะเกิดขึ้นที่ขอบเขตของการเปลี่ยนของ p- และ n-region ในสถานะปกตินั่นคือเมื่อไม่มีแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับประตูทรานซิสเตอร์จะอยู่ในสถานะ "ล็อค" นั่นคือไม่สามารถนำกระแสจากแหล่งจ่ายไปยังท่อระบายน้ำได้ สถานการณ์ไม่เปลี่ยนแปลงแม้ว่าเราจะใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิด (ในกรณีนี้เราไม่คำนึงถึงกระแสรั่วไหลที่เกิดจากการเคลื่อนไหวภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นของผู้ให้บริการประจุส่วนน้อยนั่นคือรูสำหรับ n-region และอิเล็กตรอนสำหรับ p-region)

อย่างไรก็ตามหากใช้ศักยภาพเชิงบวกกับประตู (รูปที่ 1) สถานการณ์จะเปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิง ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าของประตูหลุมจะถูกผลักลึกเข้าไปใน p-semiconductor และในทางตรงกันข้ามอิเล็กตรอนจะถูกดึงเข้าไปในบริเวณใต้ประตูทำให้เกิดช่องที่เสริมด้วยอิเล็กตรอนระหว่างแหล่งกำเนิดและท่อระบายน้ำ หากใช้แรงดันไฟฟ้าบวกกับประตูอิเล็กตรอนเหล่านี้จะเริ่มเคลื่อนที่จากแหล่งกำเนิดไปยังท่อระบายน้ำ ในกรณีนี้ทรานซิสเตอร์นำกระแส - พวกเขาบอกว่าทรานซิสเตอร์ "เปิด" หากแรงดันไฟฟ้าถูกลบออกจากประตูอิเล็กตรอนจะหยุดถูกดึงเข้าไปในพื้นที่ระหว่างแหล่งกำเนิดและท่อระบายน้ำช่องตัวนำจะถูกทำลายและทรานซิสเตอร์จะหยุดส่งผ่านกระแสนั่นคือ "ล็อค" ดังนั้นโดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่ประตูคุณสามารถเปิดหรือปิดทรานซิสเตอร์ได้ในลักษณะเดียวกับที่คุณสามารถเปิดหรือปิดสวิตช์สลับแบบเดิมได้โดยการควบคุมทางเดินของกระแสผ่านวงจร นี่คือสาเหตุที่บางครั้งเรียกทรานซิสเตอร์ว่าสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตามไม่เหมือนกับสวิตช์เชิงกลทั่วไปทรานซิสเตอร์ CMOS แทบจะไม่เฉื่อยและสามารถเปลี่ยนจากสถานะเปิดเป็นปิดได้หลายล้านล้านครั้งต่อวินาที! เป็นลักษณะนี้นั่นคือความสามารถในการเปลี่ยนทันทีซึ่งในที่สุดก็กำหนดความเร็วของโปรเซสเซอร์ซึ่งประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ที่ง่ายที่สุดหลายสิบล้านตัว

ดังนั้นวงจรรวมที่ทันสมัยจึงประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ CMOS ที่ง่ายที่สุดหลายสิบล้านตัว ให้เราดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการผลิตไมโครวงจรซึ่งขั้นตอนแรกคือการผลิตพื้นผิวซิลิกอน

ขั้นตอนที่ 1. เพิ่มช่องว่าง

การสร้างพื้นผิวดังกล่าวเริ่มต้นด้วยการเติบโตของผลึกเดี่ยวซิลิกอนทรงกระบอก จากนั้นนำแท่งคริสตัลเดี่ยวเหล่านี้มาตัดเป็นแผ่นเวเฟอร์หนาประมาณ 1/40 "และเส้นผ่านศูนย์กลาง 200 มม. (8") หรือ 300 มม. (12 ") สิ่งเหล่านี้คือพื้นผิวซิลิกอนที่ใช้ในการผลิตไมโครวงจร

เมื่อสร้างเวเฟอร์จากผลึกเดี่ยวซิลิกอนความจริงที่ว่าสำหรับโครงสร้างผลึกในอุดมคติคุณสมบัติทางกายภาพส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับทิศทางที่เลือก (คุณสมบัติแอนไอโซโทรปี) จะถูกนำมาพิจารณา ตัวอย่างเช่นความต้านทานของพื้นผิวซิลิกอนจะแตกต่างกันในทิศทางตามยาวและตามขวาง ในทำนองเดียวกันขึ้นอยู่กับการวางแนวของโครงตาข่ายคริสตัลซิลิกอนจะทำปฏิกิริยาแตกต่างกันไปตามอิทธิพลภายนอกใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลเพิ่มเติม (เช่นการแกะสลักการสปัตเตอริง ฯลฯ ) ดังนั้นจึงต้องตัดเพลทออกจากผลึกเดี่ยวในลักษณะที่การวางแนวของตาข่ายคริสตัลที่สัมพันธ์กับพื้นผิวจะได้รับการรักษาอย่างเคร่งครัดในทิศทางที่แน่นอน

ตามที่ระบุไว้แล้วเส้นผ่านศูนย์กลางของพรีฟอร์มผลึกเดี่ยวซิลิกอนคือ 200 หรือ 300 มม. นอกจากนี้เส้นผ่านศูนย์กลาง 300 มม. เป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่ซึ่งเราจะพูดถึงด้านล่าง เป็นที่ชัดเจนว่าแผ่นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางนี้สามารถรองรับ microcircuit ได้มากกว่าหนึ่งตัวแม้ว่าเรากำลังพูดถึงโปรเซสเซอร์ Intel Pentium 4 ก็ตามอันที่จริงแล้วไมโครวงจร (โปรเซสเซอร์) หลายโหลถูกประกอบขึ้นบนพื้นผิวแผ่นเวเฟอร์ชนิดหนึ่ง แต่เพื่อความง่ายเราจะพิจารณาเฉพาะกระบวนการที่เกิดขึ้นบน พื้นที่เล็ก ๆ ของไมโครโปรเซสเซอร์ในอนาคตหนึ่งตัว

ขั้นตอนที่ 2. การติดฟิล์มอิเล็กทริกป้องกัน (SiO2)

หลังจากการก่อตัวของพื้นผิวซิลิกอนขั้นตอนของการสร้างโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ที่ซับซ้อนที่สุดจะเริ่มขึ้น

สำหรับสิ่งนี้ต้องนำสิ่งสกปรกที่เรียกว่าผู้บริจาคและตัวรับเข้าสู่ซิลิคอน อย่างไรก็ตามคำถามที่เกิดขึ้น - จะนำสิ่งสกปรกไปใช้ตามรูปแบบที่กำหนดอย่างแม่นยำได้อย่างไร? เพื่อให้เป็นไปได้พื้นที่ที่สิ่งสกปรกไม่จำเป็นต้องได้รับการแนะนำจะได้รับการปกป้องด้วยฟิล์มซิลิกอนไดออกไซด์พิเศษโดยเหลือเฉพาะบริเวณที่สัมผัสซึ่งต้องผ่านกระบวนการต่อไป (รูปที่ 2) กระบวนการสร้างฟิล์มป้องกันตามรูปแบบที่ต้องการประกอบด้วยหลายขั้นตอน

ในขั้นแรกเวเฟอร์ซิลิกอนทั้งหมดจะถูกหุ้มด้วยฟิล์มบาง ๆ ของซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) ซึ่งเป็นฉนวนที่ดีมากและทำหน้าที่เป็นฟิล์มป้องกันในระหว่างการประมวลผลผลึกซิลิคอนต่อไป แผ่นเวเฟอร์ถูกวางไว้ในห้องที่อุณหภูมิสูง (ตั้งแต่ 900 ถึง 1100 ° C) และความดันออกซิเจนจะแพร่เข้าสู่ชั้นผิวของเวเฟอร์ซึ่งนำไปสู่การเกิดออกซิเดชันของซิลิกอนและการก่อตัวของฟิล์มพื้นผิวของซิลิกอนไดออกไซด์ เพื่อให้ฟิล์มซิลิกอนไดออกไซด์มีความหนาตามที่ระบุไว้อย่างแม่นยำและปราศจากข้อบกพร่องจำเป็นต้องรักษาอุณหภูมิให้คงที่ทุกจุดของเวเฟอร์อย่างเคร่งครัดในระหว่างกระบวนการออกซิเดชั่น ถ้าไม่ใช่แผ่นเวเฟอร์ทั้งหมดที่จะปิดด้วยฟิล์มซิลิกอนไดออกไซด์หน้ากาก Si3N4 จะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวซิลิกอนเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่ไม่ต้องการ

ขั้นตอนที่ 3. การใช้ช่างภาพ

หลังจากที่พื้นผิวซิลิกอนถูกปกคลุมด้วยฟิล์มป้องกันของซิลิกอนไดออกไซด์จำเป็นต้องนำฟิล์มนี้ออกจากสถานที่เหล่านั้นซึ่งจะต้องผ่านกระบวนการต่อไป ฟิล์มจะถูกลบออกโดยการแกะสลักและเพื่อป้องกันพื้นที่ที่เหลือจากการแกะสลักชั้นของ photoresist ที่เรียกว่าถูกนำไปใช้กับพื้นผิวเวเฟอร์ คำว่า "photoresists" หมายถึงองค์ประกอบที่ไวต่อแสงและทนต่อปัจจัยก้าวร้าว ในแง่หนึ่งองค์ประกอบที่ใช้ควรมีคุณสมบัติในการถ่ายภาพบางอย่าง (ภายใต้อิทธิพลของแสงอัลตราไวโอเลตพวกมันจะละลายได้และถูกชะล้างออกในระหว่างกระบวนการแกะสลัก) และในทางกลับกันตัวต้านทานทำให้สามารถทนต่อการกัดกรดและด่างความร้อน ฯลฯ จุดประสงค์หลักของนักถ่ายภาพคือการสร้างการป้องกันการกำหนดค่าที่ต้องการ

กระบวนการของการใช้เครื่องรับแสงและการฉายรังสีเพิ่มเติมด้วยแสงอัลตราไวโอเลตตามรูปแบบที่กำหนดเรียกว่าโฟโตลิโทกราฟีและรวมถึงการดำเนินการขั้นพื้นฐานดังต่อไปนี้: การสร้างชั้นโฟโตรีซิสต์ (การประมวลผลของพื้นผิวการใช้งานการทำให้แห้ง) การก่อตัวของการบรรเทาป้องกัน (การสัมผัสการพัฒนาการทำให้แห้ง) และการถ่ายโอนภาพไปยังพื้นผิว (การแกะสลักการสปัตเตอร์ ฯลฯ ).

ก่อนที่จะใช้ชั้นโฟโตรีซิสต์ (รูปที่ 3) กับวัสดุพิมพ์ชั้นหลังจะถูกปรับสภาพก่อนซึ่งจะช่วยเพิ่มการยึดเกาะกับชั้นโฟโตรีซิส มีการใช้วิธีการหมุนเหวี่ยงเพื่อใช้ชั้นโฟโตรีซิสต์ที่สม่ำเสมอ สารตั้งต้นวางอยู่บนจานหมุน (เครื่องหมุนเหวี่ยง) และภายใต้อิทธิพลของแรงเหวี่ยงโฟโตรีสเตรตจะกระจายไปทั่วพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ในชั้นที่เกือบสม่ำเสมอ (เมื่อพูดถึงชั้นที่มีความสม่ำเสมอในทางปฏิบัติเราควรคำนึงถึงความจริงที่ว่าภายใต้การกระทำของแรงเหวี่ยงความหนาของฟิล์มที่ได้จะเพิ่มขึ้นจากกึ่งกลางถึงขอบอย่างไรก็ตามวิธีการใช้โฟโตรีซิสต์นี้ทำให้สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงของความหนาของชั้นได้ภายใน± 10%)

ขั้นตอนที่ 4. การพิมพ์หิน

หลังจากการใช้และการอบแห้งของชั้น photoresist ขั้นตอนของการก่อตัวของการบรรเทาป้องกันที่จำเป็นจะเริ่มขึ้น ความโล่งใจเกิดขึ้นจากความจริงที่ว่าภายใต้การกระทำของรังสีอัลตราไวโอเลตที่ตกลงบนพื้นที่บางส่วนของชั้นโฟโตรีซิสต์สิ่งหลังจะเปลี่ยนคุณสมบัติของการละลายตัวอย่างเช่นพื้นที่ที่ส่องสว่างจะหยุดละลายในตัวทำละลายซึ่งจะกำจัดพื้นที่ของชั้นที่ไม่ได้สัมผัสกับแสงหรือในทางกลับกันพื้นที่ที่ส่องสว่างจะละลาย โดยวิธีการสร้างความโล่งใจนักถ่ายภาพจะแบ่งออกเป็นเชิงลบและเชิงบวก นักถ่ายภาพเชิงลบภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลตจะสร้างพื้นที่บรรเทาป้องกัน ในทางกลับกันนักถ่ายภาพเชิงบวกเมื่อสัมผัสกับรังสีอัลตราไวโอเลตจะได้รับคุณสมบัติการไหลและถูกล้างออกด้วยตัวทำละลาย ดังนั้นชั้นป้องกันจึงเกิดขึ้นในบริเวณที่ไม่ได้สัมผัสกับรังสีอัลตราไวโอเลต

เทมเพลตมาสก์พิเศษใช้เพื่อส่องสว่างบริเวณที่ต้องการของเลเยอร์โฟโตเรสซิสต์ บ่อยครั้งที่แผ่นกระจกออปติคอลที่มีองค์ประกอบทึบแสงที่ได้จากการถ่ายภาพหรืออย่างอื่นถูกใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ ในความเป็นจริงเทมเพลตดังกล่าวมีภาพวาดของหนึ่งในเลเยอร์ของไมโครวงจรในอนาคต (อาจมีหลายร้อยเลเยอร์ดังกล่าว) เนื่องจากเทมเพลตนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงจึงต้องดำเนินการด้วยความแม่นยำสูง นอกจากนี้เมื่อคำนึงถึงความจริงที่ว่าจะมีการทำแผ่นภาพถ่ายจำนวนมากสำหรับโฟโตมาสก์หนึ่งแผ่นจะต้องมีความทนทานและทนต่อความเสียหายได้ ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าโฟโตมาสก์เป็นสิ่งที่มีราคาแพงมาก: ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของไมโครวงจรอาจมีราคาหลายหมื่นดอลลาร์

รังสีอัลตราไวโอเลตผ่านแม่แบบดังกล่าว (รูปที่ 4) จะส่องสว่างเฉพาะบริเวณที่ต้องการของพื้นผิวของชั้นโฟโตรีซิสต์ หลังจากการฉายรังสีนักจัดแสงจะได้รับการพัฒนาซึ่งจะกำจัดส่วนที่ไม่จำเป็นของเลเยอร์ออกไป ซึ่งจะเปิดส่วนที่สอดคล้องกันของชั้นซิลิกอนไดออกไซด์

แม้กระบวนการโฟโตลิโทกราฟีจะดูเรียบง่าย แต่ก็เป็นขั้นตอนในการผลิตไมโครวงจรที่ยากที่สุด ความจริงก็คือตามการทำนายของมัวร์จำนวนทรานซิสเตอร์บนวงจรไมโครตัวเดียวจะเพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณ (เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุกๆสองปี) การเพิ่มจำนวนของทรานซิสเตอร์ดังกล่าวเป็นไปได้เนื่องจากการลดขนาดลงเท่านั้น แต่การลดลงอย่างแม่นยำที่ "วางอยู่" ในกระบวนการพิมพ์หิน เพื่อที่จะทำให้ทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กลงจำเป็นต้องลดขนาดทางเรขาคณิตของเส้นที่ใช้กับเลเยอร์โฟโตรีซิสต์ แต่มีข้อ จำกัด สำหรับทุกสิ่ง - การโฟกัสลำแสงเลเซอร์ไปที่จุดนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย ความจริงก็คือตามกฎของเลนส์คลื่นขนาดจุดต่ำสุดที่ลำแสงเลเซอร์ถูกโฟกัส (อันที่จริงมันไม่ใช่แค่เฉพาะจุด แต่เป็นรูปแบบการเลี้ยวเบน) ท่ามกลางปัจจัยอื่น ๆ ตามความยาวของคลื่นแสง การพัฒนาเทคโนโลยีการพิมพ์หินตั้งแต่การประดิษฐ์ในช่วงต้นทศวรรษที่ 70 เป็นไปในทิศทางที่ทำให้ความยาวคลื่นของแสงหดตัวลง นี่คือสิ่งที่ทำให้สามารถลดขนาดขององค์ประกอบวงจรรวมได้ ตั้งแต่กลางทศวรรษที่ 1980 โฟโตลิโทกราฟีได้เริ่มใช้รังสีอัลตราไวโอเลตที่ผลิตโดยเลเซอร์ แนวคิดง่ายๆคือความยาวคลื่นของรังสีอัลตราไวโอเลตสั้นกว่าความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะได้เส้นที่บางลงบนพื้นผิวของเครื่องรับแสง จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้การพิมพ์หินใช้รังสีอัลตราไวโอเลตแบบลึก (Deep Ultra Violet, DUV) ที่มีความยาวคลื่น 248 นาโนเมตร อย่างไรก็ตามเมื่อโฟโตลิโทกราฟีข้ามขอบเขต 200 นาโนเมตรปัญหาร้ายแรงก็เกิดขึ้นเป็นครั้งแรกที่เรียกว่าเป็นคำถามถึงความเป็นไปได้ในการใช้เทคโนโลยีนี้ต่อไป ตัวอย่างเช่นที่ความยาวคลื่นน้อยกว่า 200 ไมครอนชั้นที่ไวต่อแสงดูดซับแสงมากเกินไปดังนั้นกระบวนการถ่ายโอนรูปแบบวงจรไปยังโปรเซสเซอร์จึงซับซ้อนและช้ากว่า ความท้าทายเช่นนี้กระตุ้นให้นักวิจัยและผู้ผลิตแสวงหาทางเลือกอื่นนอกเหนือจากเทคโนโลยีการพิมพ์หินแบบดั้งเดิม

เทคโนโลยีการพิมพ์หินแบบใหม่ที่เรียกว่าการพิมพ์หิน EUV (Extreme UltraViolet) ขึ้นอยู่กับการใช้รังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่น 13 นาโนเมตร

การเปลี่ยนจาก DUV ไปเป็นการพิมพ์หิน EUV ทำให้ความยาวคลื่นลดลงมากกว่า 10 เท่าและเปลี่ยนไปเป็นช่วงที่เทียบได้กับขนาดของอะตอมเพียงไม่กี่สิบอะตอม

เทคโนโลยีการพิมพ์หินที่ใช้ในปัจจุบันช่วยให้สามารถใช้เทมเพลตที่มีความกว้างของตัวนำขั้นต่ำ 100 นาโนเมตรในขณะที่การพิมพ์หิน EUV ทำให้สามารถพิมพ์เส้นที่มีความกว้างน้อยกว่ามากได้ถึง 30 นาโนเมตร การควบคุมรังสีอัลตราไวโอเลตไม่ใช่เรื่องง่ายอย่างที่คิด เนื่องจากการแผ่รังสี EUV ถูกดูดซับได้ดีจากกระจกเทคโนโลยีใหม่นี้จึงเกี่ยวข้องกับการใช้กระจกนูนพิเศษสี่ชุดซึ่งจะลดและโฟกัสภาพที่ได้หลังจากใช้หน้ากาก (รูปที่ 5,) กระจกแต่ละอันประกอบด้วยชั้นโลหะที่แยกจากกัน 80 ชั้นหนาประมาณ 12 อะตอม

ขั้นตอนที่ 5. การแกะสลัก

หลังจากได้รับแสงของชั้นแสงขั้นตอนการแกะสลักจะเริ่มขึ้นเพื่อนำฟิล์มซิลิกอนไดออกไซด์ออก (รูปที่ 8)

กระบวนการดองมักเกี่ยวข้องกับการอาบน้ำกรด วิธีการกัดกรดนี้เป็นที่รู้จักกันดีในหมู่นักวิทยุสมัครเล่นที่ทำแผงวงจรพิมพ์ด้วยตัวเอง ในการทำเช่นนี้รูปแบบของแทร็กของฟิวเจอร์บอร์ดจะถูกนำไปใช้กับ textolite ฟอยล์ด้วยสารเคลือบเงาซึ่งทำหน้าที่เป็นชั้นป้องกันจากนั้นแผ่นจะถูกลดลงในอ่างที่มีกรดไนตริก แกะสลักพื้นที่ฟอยล์ที่ไม่จำเป็นออกไปเผยให้เห็น Textolite บริสุทธิ์ วิธีนี้มีข้อเสียหลายประการประการสำคัญคือเป็นไปไม่ได้ที่จะควบคุมกระบวนการกำจัดชั้นได้อย่างถูกต้องเนื่องจากมีปัจจัยมากเกินไปที่ส่งผลต่อกระบวนการแกะสลัก: ความเข้มข้นของกรดอุณหภูมิการพาความร้อน ฯลฯ นอกจากนี้กรดยังทำปฏิกิริยากับวัสดุในทุกทิศทางและค่อยๆแทรกซึมเข้าไปใต้ขอบของหน้ากากโฟโตรีซิสต์นั่นคือทำลายชั้นที่ปกคลุมด้วยโฟโตเรสซิสต์จากด้านข้าง ดังนั้นในการผลิตโปรเซสเซอร์จึงใช้วิธีการกัดแบบแห้งหรือที่เรียกว่าพลาสมา วิธีนี้ช่วยให้คุณสามารถควบคุมกระบวนการแกะสลักได้อย่างแม่นยำและการทำลายชั้นการแกะสลักจะเกิดขึ้นในแนวตั้งอย่างเคร่งครัด

การกัดแบบแห้งใช้ก๊าซไอออไนซ์ (พลาสมา) เพื่อกำจัดซิลิกอนไดออกไซด์ออกจากพื้นผิวเวเฟอร์ซึ่งทำปฏิกิริยากับพื้นผิวของซิลิกอนไดออกไซด์เพื่อสร้างผลพลอยได้ที่ระเหยได้

หลังจากขั้นตอนการแกะสลักนั่นคือเมื่อสัมผัสกับบริเวณที่ต้องการของซิลิกอนบริสุทธิ์เลเยอร์ภาพถ่ายที่เหลือจะถูกลบออก ดังนั้นรูปแบบของซิลิกอนไดออกไซด์จึงยังคงอยู่บนพื้นผิวซิลิกอน

ขั้นตอนที่ 6. การแพร่กระจาย (การปลูกถ่ายไอออน)

โปรดจำไว้ว่ากระบวนการก่อนหน้านี้ในการสร้างรูปแบบที่ต้องการบนพื้นผิวซิลิกอนเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อสร้างโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ในสถานที่ที่เหมาะสมโดยการแนะนำผู้บริจาคหรือตัวรับสิ่งเจือปน กระบวนการแนะนำสิ่งเจือปนดำเนินการโดยการแพร่กระจาย (รูปที่ 9) - การนำอะตอมที่ไม่บริสุทธิ์เข้าสู่ตาข่ายคริสตัลซิลิกอนอย่างสม่ำเสมอ โดยปกติแล้วพลวงสารหนูหรือฟอสฟอรัสจะใช้เพื่อให้ได้สารกึ่งตัวนำชนิด n เพื่อให้ได้เซมิคอนดักเตอร์ชนิด p โบรอนแกลเลียมหรืออลูมิเนียมถูกใช้เป็นสิ่งเจือปน

สำหรับกระบวนการแพร่กระจายของสารเจือปนจะใช้การฝังไอออน กระบวนการปลูกถ่ายประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าไอออนของสิ่งเจือปนที่ต้องการนั้นถูก "ยิง" จากตัวเร่งแรงดันไฟฟ้าสูงและมีพลังงานเพียงพอแทรกซึมเข้าไปในชั้นผิวของซิลิกอน

ดังนั้นในตอนท้ายของขั้นตอนของการฝังไอออนจึงมีการสร้างชั้นที่ต้องการของโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์ อย่างไรก็ตามไมโครโปรเซสเซอร์สามารถมีได้หลายชั้น ในการสร้างชั้นถัดไปจะมีการปลูกชั้นบาง ๆ เพิ่มเติมของซิลิกอนไดออกไซด์ในแผนภาพผลลัพธ์ หลังจากนั้นจะใช้ชั้นของซิลิคอนโพลีคริสตัลลีนและโฟโตรีซิสต์อีกชั้นหนึ่ง รังสีอัลตราไวโอเลตถูกส่งผ่านหน้ากากที่สองและไฮไลต์รูปแบบที่สอดคล้องกันบนเลเยอร์ภาพถ่าย ตามด้วยขั้นตอนของการละลายของชั้นภาพถ่ายการแกะสลักและการฝังไอออน

ขั้นตอนที่ 7. การฉีดพ่นและการสะสม

การจัดวางชั้นใหม่จะดำเนินการหลายครั้งในขณะที่เหลือการเชื่อมต่อระหว่างชั้นในชั้น "หน้าต่าง" ซึ่งเต็มไปด้วยอะตอมของโลหะ เป็นผลให้แถบโลหะถูกสร้างขึ้นบนคริสตัล - บริเวณที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ดังนั้นในโปรเซสเซอร์สมัยใหม่จึงมีการสร้างการเชื่อมต่อระหว่างเลเยอร์ซึ่งเป็นโครงร่างสามมิติที่ซับซ้อน ขั้นตอนการปลูกและแปรรูปทุกชั้นใช้เวลาหลายสัปดาห์และวงจรการผลิตเองประกอบด้วยมากกว่า 300 ขั้นตอน ด้วยเหตุนี้โปรเซสเซอร์ที่เหมือนกันหลายร้อยตัวจึงเกิดขึ้นบนเวเฟอร์ซิลิกอน

เพื่อให้ทนต่อความเครียดที่เวเฟอร์ต้องเผชิญในระหว่างกระบวนการสะสมชั้นพื้นผิวซิลิกอนจะถูกทำให้หนาเพียงพอ ดังนั้นก่อนที่จะตัดเวเฟอร์ออกเป็นโปรเซสเซอร์แยกกันความหนาจะลดลง 33% และการปนเปื้อนจากด้านหลังจะถูกลบออก จากนั้นชั้นของวัสดุพิเศษจะถูกนำไปใช้กับด้านหลังของวัสดุพิมพ์ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการยึดติดของคริสตัลเข้ากับเคสของโปรเซสเซอร์ในอนาคต

ขั้นตอนที่ 8. ขั้นตอนสุดท้าย

ในตอนท้ายของวงจรการก่อตัวโปรเซสเซอร์ทั้งหมดจะได้รับการทดสอบอย่างละเอียด จากนั้นคอนกรีตที่ผ่านการทดสอบแล้วคริสตัลจะถูกตัดออกจากแผ่นพื้นผิวโดยใช้อุปกรณ์พิเศษ (รูปที่ 10)

ไมโครโปรเซสเซอร์แต่ละตัวจะถูกฝังอยู่ในเคสป้องกันซึ่งมีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าของชิปไมโครโปรเซสเซอร์กับอุปกรณ์ภายนอก ประเภทของกล่องหุ้มขึ้นอยู่กับประเภทและวัตถุประสงค์การใช้งานไมโครโปรเซสเซอร์

หลังจากปิดผนึกเข้ากับตัวเครื่องแล้วไมโครโปรเซสเซอร์แต่ละตัวจะได้รับการทดสอบอีกครั้ง โปรเซสเซอร์ที่มีข้อบกพร่องจะถูกปฏิเสธและโปรเซสเซอร์ที่สามารถให้บริการได้จะต้องผ่านการทดสอบความเครียด จากนั้นโปรเซสเซอร์จะถูกจัดเรียงตามพฤติกรรมที่ความเร็วสัญญาณนาฬิกาและแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

เทคโนโลยีขั้นสูง

กระบวนการทางเทคโนโลยีของการผลิตไมโครวงจร (โดยเฉพาะโปรเซสเซอร์) ได้รับการพิจารณาโดยเราด้วยวิธีที่ง่ายมาก แต่การนำเสนอแบบผิวเผินนี้ทำให้เราเข้าใจถึงความยากลำบากทางเทคโนโลยีที่เราต้องเผชิญเมื่อลดขนาดของทรานซิสเตอร์

อย่างไรก็ตามก่อนที่จะพิจารณาเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มใหม่ ๆ ให้เราตอบคำถามในตอนต้นของบทความ: อะไรคือมาตรฐานการออกแบบของกระบวนการทางเทคโนโลยีและในความเป็นจริงมาตรฐานการออกแบบ 130 นาโนเมตรแตกต่างจากมาตรฐาน 180 นาโนเมตรอย่างไร 130 นาโนเมตรหรือ 180 นาโนเมตรเป็นระยะห่างขั้นต่ำที่เป็นลักษณะเฉพาะระหว่างสององค์ประกอบใกล้เคียงในชั้นเดียวของวงจรไมโครนั่นคือขั้นตอนกริดชนิดหนึ่งที่องค์ประกอบของไมโครวงจรถูกผูกไว้ ในกรณีนี้จะเห็นได้ชัดว่ายิ่งมีขนาดเล็กลงเท่าใดก็จะยิ่งสามารถวางทรานซิสเตอร์ไว้บนพื้นที่เดียวกันของไมโครวงจรได้มากขึ้นเท่านั้น

ปัจจุบัน Intel ใช้ 0.13 ไมครอน กระบวนการทางเทคโนโลยี... เทคโนโลยีนี้ใช้ในการผลิตโปรเซสเซอร์ Intel Pentium 4 ที่มีคอร์ Northwood, โปรเซสเซอร์ Intel Pentium III พร้อมแกน Tualatin และโปรเซสเซอร์ Intel Celeron ในกรณีของการใช้กระบวนการทางเทคโนโลยีดังกล่าวความกว้างของช่องสัญญาณที่มีประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์คือ 60 นาโนเมตรและความหนาของชั้นเกตออกไซด์ไม่เกิน 1.5 นาโนเมตร โดยรวมแล้วโปรเซสเซอร์ Intel Pentium 4 มีทรานซิสเตอร์ 55 ล้านตัว

นอกเหนือจากการเพิ่มความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์ในคริสตัลโปรเซสเซอร์แล้วเทคโนโลยี 0.13 ไมครอนซึ่งมาแทนที่เทคโนโลยี 0.18 ไมครอนยังมีนวัตกรรมอื่น ๆ ประการแรกใช้การเชื่อมต่อทองแดงระหว่างทรานซิสเตอร์แต่ละตัว (ในเทคโนโลยี 0.18 ไมครอนการเชื่อมต่อเป็นอลูมิเนียม) ประการที่สองเทคโนโลยี 0.13 ไมครอนช่วยลดการใช้พลังงาน ตัวอย่างเช่นสำหรับเทคโนโลยีมือถือซึ่งหมายความว่าการใช้พลังงานของไมโครโปรเซสเซอร์จะน้อยลงและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ก็ยาวนานขึ้น

นวัตกรรมล่าสุดที่นำมาใช้ในการเปลี่ยนไปใช้กระบวนการทางเทคโนโลยี 0.13 ไมครอนคือการใช้ซิลิคอนเวเฟอร์ (เวเฟอร์) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 300 มม. จำได้ว่าก่อนหน้านั้นโปรเซสเซอร์และไมโครวงจรส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของเวเฟอร์ 200 มม.

การเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของจานช่วยให้คุณลดต้นทุนของโปรเซสเซอร์แต่ละตัวและเพิ่มผลผลิตที่มีคุณภาพดี อันที่จริงพื้นที่ของเพลทที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 300 มม. นั้นใหญ่กว่าพื้นที่ของเพลทที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 200 มม. ถึง 2.25 เท่าและจำนวนโปรเซสเซอร์ที่ได้จากเพลทหนึ่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 300 มม. นั้นใหญ่กว่าสองเท่า

ในปี 2546 คาดว่าจะนำเสนอกระบวนการทางเทคโนโลยีใหม่ที่มีมาตรฐานการออกแบบที่ต่ำกว่านั่นคือหนึ่ง 90 นาโนเมตร กระบวนการผลิตแบบใหม่ซึ่ง Intel จะใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่รวมถึงโปรเซสเซอร์ชิปเซ็ตและอุปกรณ์การสื่อสารได้รับการพัฒนาที่โรงงานนำร่อง D1C เวเฟอร์ 300 มม. ของ Intel ใน Hillsboro รัฐโอเรกอน

เมื่อวันที่ 23 ตุลาคม พ.ศ. 2545 Intel ได้ประกาศเปิดโรงงานแห่งใหม่มูลค่า 2 พันล้านดอลลาร์ในเมืองริโอแรนโชรัฐนิวเม็กซิโก โรงงานใหม่ที่มีชื่อว่า F11X จะใช้ เทคโนโลยีสมัยใหม่ซึ่งจะใช้ในการผลิตโปรเซสเซอร์บนพื้นผิว 300 มม. โดยใช้กระบวนการออกแบบอัตรา 0.13 ไมครอน ในปี 2546 โรงงานจะถูกถ่ายโอนไปยังกระบวนการทางเทคโนโลยีที่มีมาตรฐานการออกแบบ 90 นาโนเมตร

นอกจากนี้ Intel ยังได้ประกาศการเริ่มต้นโครงสร้างใหม่ที่ Fab 24 ใน Lakeslip ประเทศไอร์แลนด์ซึ่งจะผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์บนเวเฟอร์ซิลิกอน 300 มม. พร้อมกฎการออกแบบ 90 นาโนเมตร วิสาหกิจแห่งใหม่ที่มีพื้นที่รวมกว่า 1 ล้าน ตร.ม. ฟุตด้วยห้องสะอาดพิเศษ 160,000 ตร.ม. ft. คาดว่าจะเปิดให้บริการในช่วงครึ่งแรกของปี 2547 และจะมีพนักงานมากกว่าพันคน ค่าใช้จ่ายของสิ่งอำนวยความสะดวกประมาณ 2 พันล้านเหรียญ

กระบวนการ 90 นาโนเมตรใช้เทคโนโลยีขั้นสูงที่หลากหลาย นอกจากนี้ยังเป็นทรานซิสเตอร์ CMOS ที่มีขนาดเล็กที่สุดในโลกที่มีความยาวเกต 50 นาโนเมตร (รูปที่ 11) ซึ่งให้ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นในขณะที่ลดการใช้พลังงานและชั้นเกทออกไซด์ที่บางที่สุดเท่าที่เคยมีมาเพียง 1.2 นาโนเมตร (รูปที่ 12) หรือน้อยกว่า 5 ชั้นอะตอมและการใช้เทคโนโลยีซิลิกอนที่ทำให้เครียดประสิทธิภาพสูงเป็นครั้งแรกของอุตสาหกรรม

จากลักษณะที่ระบุไว้อาจเป็นเพียงแนวคิดของ "ซิลิคอนที่ทำให้เครียด" เท่านั้นที่ต้องการคำอธิบาย (รูปที่ 13) ในซิลิคอนดังกล่าวระยะห่างระหว่างอะตอมจะมากกว่าในสารกึ่งตัวนำธรรมดา ในทางกลับกันสิ่งนี้จะให้การไหลของกระแสน้ำที่อิสระมากขึ้นคล้ายกับการที่การจราจรเคลื่อนตัวได้อย่างอิสระและเร็วขึ้นบนถนนที่มีช่องจราจรกว้าง

ผลจากนวัตกรรมทั้งหมดทำให้ประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์ดีขึ้น 10-20% โดยมีต้นทุนการผลิตเพิ่มขึ้นเพียง 2%

นอกจากนี้กระบวนการ 90 นาโนเมตรใช้เจ็ดชั้นต่อชิป (รูปที่ 14) หนึ่งชั้นมากกว่ากระบวนการ 130 นาโนเมตรและการเชื่อมต่อทองแดง

คุณสมบัติทั้งหมดนี้เมื่อรวมกับเวเฟอร์ซิลิกอน 300 มม. ทำให้ Intel ได้รับประสิทธิภาพการผลิตและต้นทุนที่เพิ่มขึ้น ผู้บริโภคยังได้รับประโยชน์เนื่องจากกระบวนการเทคโนโลยีใหม่ของ Intel ยังคงเติบโตในอุตสาหกรรมตามกฎของมัวร์ในขณะที่ปรับปรุงประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์ครั้งแล้วครั้งเล่า

ในบทความนี้เราจะพูดถึงไมโครเซอร์กิตมีประเภทใดบ้างจัดเรียงอย่างไรและใช้งานที่ไหน โดยทั่วไปในเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่เป็นเรื่องยากที่จะหาอุปกรณ์ที่ไม่ใช้ไมโครวงจร แม้แต่ของเล่นจีนราคาถูกที่สุดก็ยังใช้ชิปที่เติมด้วยเรซิ่นแบบระนาบซึ่งมีหน้าที่ควบคุมด้วยฟังก์ชัน ยิ่งไปกว่านั้นทุกๆปีพวกมันมีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อย ๆ ภายใน แต่ใช้งานได้ง่ายขึ้นและมีขนาดเล็กลง เราสามารถพูดได้ว่ามีการวิวัฒนาการอย่างต่อเนื่องของไมโครวงจร

ไมโครเซอร์กิตเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือส่วนหนึ่งของมันที่สามารถทำงานเฉพาะอย่างได้ หากจำเป็นต้องแก้ปัญหาดังกล่าวซึ่งไมโครวงจรจำนวนมากแก้ปัญหาบนองค์ประกอบที่ไม่ต่อเนื่องบนทรานซิสเตอร์อุปกรณ์แทนที่จะเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้าเล็ก ๆ ที่มีขนาด 1 เซนติเมตรคูณ 5 เซนติเมตรจะครอบครองตู้ทั้งหมดและจะมีความน่าเชื่อถือน้อยกว่ามาก แต่นี่เป็นวิธีที่พวกเขามอง เครื่องคอมพิวเตอร์ ครึ่งร้อยปีก่อน!

ตู้ควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ - รูปถ่าย

แน่นอนว่าการที่ไมโครเซอร์กิตทำงานนั้นไม่เพียงพอที่จะจ่ายพลังงานให้กับมันเท่านั้นที่เรียกว่า " ชุดร่างกาย” นั่นคือชิ้นส่วนเสริมเหล่านั้นบนบอร์ดพร้อมกับที่ไมโครเซอร์กิตสามารถทำหน้าที่ได้

ชุดตัวชิป - การวาดภาพ

ในภาพด้านบนไมโครเซอร์กิตนั้นถูกเน้นด้วยสีแดงส่วนอื่น ๆ ทั้งหมดเป็นของเธอ " ชุดร่างกาย”. บ่อยครั้งที่วงจรไมโครจะร้อนขึ้นในระหว่างการทำงานอาจเป็นไมโครวงจรของตัวปรับเสถียรภาพไมโครโปรเซสเซอร์และอุปกรณ์อื่น ๆ ในกรณีนี้เพื่อให้ไมโครวงจรไม่ไหม้จะต้องติดกับหม้อน้ำ ไมโครวงจรซึ่งควรร้อนขึ้นระหว่างการใช้งานได้รับการออกแบบทันทีด้วยแผ่นระบายความร้อนพิเศษซึ่งโดยปกติแล้วพื้นผิวจะอยู่ที่ด้านหลังของไมโครวงจรซึ่งควรพอดีกับหม้อน้ำ

แต่ในการเชื่อมต่อแม้แต่หม้อน้ำที่ผ่านการขัดเงาอย่างระมัดระวังและจานก็ยังคงมีช่องว่างขนาดเล็กซึ่งเป็นผลมาจากการที่ความร้อนจากไมโครวงจรจะถ่ายเทไปยังหม้อน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยลง ในการเติมช่องว่างเหล่านี้จะใช้แผ่นนำความร้อน ที่เราใส่ไว้ในโปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ก่อนที่จะติดตั้งหม้อน้ำไว้ด้านบน หนึ่งในน้ำพริกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือ CBT-8.

แอมพลิฟายเออร์บนไมโครวงจรสามารถบัดกรีได้อย่างแท้จริงใน 1-2 ตอนเย็นและพวกมันจะเริ่มทำงานทันทีโดยไม่จำเป็นต้องปรับจูนที่ซับซ้อนและคุณสมบัติที่สูงของจูนเนอร์ ฉันอยากจะพูดเกี่ยวกับไมโครวงจรของเครื่องขยายเสียงรถยนต์จากชุดตัวถังบางครั้งมี 4-5 ส่วนอย่างแท้จริง ในการประกอบแอมพลิฟายเออร์ดังกล่าวด้วยความแม่นยำระดับหนึ่งแม้จะไม่จำเป็นต้องใช้แผงวงจรพิมพ์ (แม้ว่าจะเป็นที่ต้องการก็ตาม) และคุณสามารถประกอบทุกอย่างโดยการติดตั้งบนพื้นผิวได้โดยตรงบนหมุดของไมโครวงจร

จริงหลังจากการประกอบควรวางเครื่องขยายเสียงในกรณีนี้ทันทีเนื่องจากการออกแบบดังกล่าวไม่น่าเชื่อถือและในกรณีที่สายไฟลัดวงจรโดยไม่ได้ตั้งใจไมโครวงจรสามารถเผาไหม้ได้อย่างง่ายดาย ดังนั้นฉันขอแนะนำให้กับผู้เริ่มต้นทุกคนปล่อยให้พวกเขาใช้เวลามากขึ้นเล็กน้อย แต่สร้างแผงวงจรพิมพ์

แหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมบนวงจรไมโคร - ตัวปรับเสถียรภาพนั้นผลิตได้ง่ายกว่าอุปกรณ์ที่คล้ายคลึงกันบนทรานซิสเตอร์ ดูจำนวนชิ้นส่วนที่ถูกแทนที่ด้วยไมโครวงจร LM317 ที่ง่ายที่สุด:

ไมโครวงจรบนแผงวงจรพิมพ์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถบัดกรีโดยตรงกับรางพิมพ์หรือติดตั้งในซ็อกเก็ตพิเศษ

ซ็อกเก็ตสำหรับชิปจุ่ม - รูปถ่าย

ความแตกต่างก็คือในกรณีแรกเพื่อให้เราเปลี่ยนไมโครเซอร์กิตได้เราจะต้องระเหยมันออกไปก่อน และในกรณีที่สองเมื่อเราใส่ไมโครเซอร์กิตลงในซ็อกเก็ตเราเพียงแค่ต้องเอาไมโครเซอร์กิตออกจากซ็อกเก็ตและสามารถเปลี่ยนเป็นวงจรอื่นได้อย่างง่ายดาย ตัวอย่างทั่วไปของการเปลี่ยนไมโครโปรเซสเซอร์ในคอมพิวเตอร์

ตัวอย่างเช่นหากคุณประกอบอุปกรณ์บนไมโครคอนโทรลเลอร์บนแผงวงจรพิมพ์และไม่ได้จัดเตรียมการเขียนโปรแกรมในวงจรคุณสามารถทำได้หากคุณไม่ได้บัดกรีไมโครเซอร์กิตเข้าไปในบอร์ด แต่เป็นซ็อกเก็ตที่เสียบเข้าไปไมโครวงจรสามารถนำออกและเชื่อมต่อกับบอร์ดโปรแกรมเมอร์พิเศษได้ ...

ในบอร์ดดังกล่าวซ็อกเก็ตสำหรับเคสไมโครคอนโทรลเลอร์ที่แตกต่างกันสำหรับการเขียนโปรแกรมได้รับการบัดกรีแล้ว

ไมโครวงจรอะนาล็อกและดิจิตอล

ไมโครเซอร์กิตมีให้เลือกหลายประเภทสามารถเป็นได้ทั้งแบบอนาล็อกและดิจิทัล เดิมเป็นชื่อที่แสดงถึงการทำงานกับรูปคลื่นอนาล็อกในขณะที่หลังทำงานกับรูปคลื่นดิจิทัล สัญญาณอนาล็อกสามารถมีได้หลายรูปแบบ

สัญญาณดิจิทัลคือลำดับของสัญญาณและเลขศูนย์สัญญาณสูงและต่ำ ระดับสูงให้โดยใช้ 5 โวลต์หรือแรงดันไฟฟ้าใกล้เคียงกับพินระดับต่ำคือไม่มีแรงดันไฟฟ้าหรือ 0 โวลต์

นอกจากนี้ยังมีไมโครเซอร์กิต ADC (ตัวแปลงอนาล็อก - ดิจิตอล) และ DAC (ดิจิตอล - ตัวแปลงอนาล็อก) ซึ่งแปลงสัญญาณจากอนาล็อกเป็นดิจิตอลและในทางกลับกัน ตัวอย่างทั่วไปของ ADC ใช้ในมัลติมิเตอร์เพื่อแปลงค่าที่วัดได้ทางไฟฟ้าและแสดงบนหน้าจอมัลติมิเตอร์ ในรูปด้านล่าง ADC เป็นหยดสีดำที่มีรางมาจากทุกด้าน

ไมโครคอนโทรลเลอร์

เมื่อไม่นานมานี้เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตทรานซิสเตอร์และไมโครวงจรการผลิตไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ก่อตั้งขึ้น ไมโครคอนโทรลเลอร์คืออะไร?

นี่คือไมโครเซอร์กิตพิเศษสามารถผลิตได้ทั้งสองอย่าง จุ่ม ดังนั้นใน SMD การดำเนินการในหน่วยความจำที่สามารถเขียนโปรแกรมได้สิ่งที่เรียกว่า Hex ไฟล์... นี่คือไฟล์เฟิร์มแวร์ที่คอมไพล์แล้วซึ่งเขียนด้วยโปรแกรมแก้ไขโค้ดโปรแกรมพิเศษ แต่มันไม่เพียงพอที่จะเขียนเฟิร์มแวร์คุณต้องถ่ายโอนแฟลชลงในหน่วยความจำของไมโครคอนโทรลเลอร์

โปรแกรมเมอร์ - ภาพถ่าย

เพื่อจุดประสงค์นี้ทำหน้าที่ โปรแกรมเมอร์... อย่างที่ทราบกันดีว่ามีมากมาย ประเภทต่างๆ ไมโครเทรลเลอร์ - AVR, PIC และอื่น ๆ สำหรับประเภทต่างๆเราต้องการโปรแกรมเมอร์ที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ยังมีอยู่และทุกคนจะสามารถค้นหาและสร้างสิ่งที่เหมาะสมในแง่ของความรู้และความสามารถ หากคุณไม่ต้องการสร้างโปรแกรมเมอร์ด้วยตัวเองคุณสามารถซื้อแบบสำเร็จรูปในร้านค้าออนไลน์หรือสั่งซื้อจากประเทศจีน

รูปด้านบนแสดงไมโครคอนโทรลเลอร์ในแพ็คเกจ SMD ข้อดีของการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์คืออะไร? หากก่อนหน้านี้เมื่อออกแบบและประกอบอุปกรณ์บนองค์ประกอบที่ไม่ต่อเนื่องหรือไมโครวงจรเราจะตั้งค่าการทำงานของอุปกรณ์ผ่านการเชื่อมต่อที่ซับซ้อนซึ่งมักจะซับซ้อนบนแผงวงจรพิมพ์โดยใช้หลายส่วน ตอนนี้ก็เพียงพอแล้วที่เราจะเขียนโปรแกรมสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งจะทำแบบเดียวกันโดยทางโปรแกรมมักจะเร็วกว่าและเชื่อถือได้มากกว่าวงจรที่ไม่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นคอมพิวเตอร์ทั้งเครื่องโดยมีพอร์ต I / O ความสามารถในการเชื่อมต่อจอแสดงผลและเซ็นเซอร์รวมถึงควบคุมอุปกรณ์อื่น ๆ

แน่นอนว่าการปรับปรุงวงจรไมโครจะไม่หยุดเพียงแค่นั้นและเราสามารถสรุปได้ว่าในอีก 10 ปีจะมีไมโครวงจรจากคำว่า " ไมโคร"- มองไม่เห็นด้วยตาซึ่งจะมีทรานซิสเตอร์และองค์ประกอบอื่น ๆ หลายพันล้านอะตอมหลายขนาด - จากนั้นการสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนที่สุดจะพร้อมใช้งานแม้กระทั่งนักวิทยุสมัครเล่นที่ไม่มีประสบการณ์! บทวิจารณ์สั้น ๆ มาถึงจุดสิ้นสุดอยู่กับคุณ AKV.

พูดคุยเกี่ยวกับบทความ CHIPS

โดยที่มันยากที่จะจินตนาการถึงการดำรงอยู่ของคนสมัยใหม่? แน่นอนว่าไม่มีเทคโนโลยีที่ทันสมัย บางสิ่งเข้ามาในชีวิตเรามากมายจนน่าเบื่อ อินเทอร์เน็ตทีวีเตาอบไมโครเวฟตู้เย็นเครื่องซักผ้า - หากไม่มีสิ่งนี้จะเป็นการยากที่จะจินตนาการถึงโลกสมัยใหม่และแน่นอนว่าคุณอยู่ในนั้น

อะไรทำให้เทคโนโลยีเกือบทั้งหมดในปัจจุบันมีประโยชน์และจำเป็นจริงๆ

สิ่งประดิษฐ์ใดที่ให้โอกาสในการก้าวหน้าอย่างกว้างขวางที่สุด?

หนึ่งในการค้นพบของมนุษย์ที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้มากที่สุดคือเทคโนโลยีในการผลิตไมโครวงจร

ต้องขอบคุณเธอเทคโนโลยีสมัยใหม่จึงมีขนาดเล็กมาก มีขนาดกะทัดรัดและสะดวกสบาย

เราทุกคนรู้ดีว่าสิ่งของจำนวนมากที่ประกอบด้วยไมโครวงจรสามารถใส่ในบ้านได้ หลายชิ้นพอดีกับกระเป๋ากางเกงและมีน้ำหนักเบา

เส้นทางที่เต็มไปด้วยหนาม

นักวิทยาศาสตร์ได้ทำงานเป็นเวลาหลายปีเพื่อให้บรรลุผลและได้รับไมโครเซอร์กิต วงจรเริ่มต้นมีขนาดใหญ่มากตามมาตรฐานในปัจจุบันมีขนาดใหญ่และหนักกว่าตู้เย็นแม้ว่าตู้เย็นสมัยใหม่จะไม่ได้ประกอบด้วยวงจรที่ซับซ้อนและซับซ้อนทั้งหมด ไม่มีอะไรแบบนี้! มีขนาดเล็ก แต่มีประโยชน์เหนือกว่าของเก่าและเทอะทะ การค้นพบครั้งนี้ทำให้เกิดแรงผลักดัน การพัฒนาต่อไป วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมีความก้าวหน้า อุปกรณ์สำหรับการผลิตไมโครวงจรได้รับการเผยแพร่

อุปกรณ์

การผลิตไมโครวงจรไม่ใช่เรื่องง่าย แต่เป็นการดีที่คน ๆ หนึ่งจะมีเทคโนโลยีที่ทำให้งานการผลิตง่ายที่สุด แม้จะมีความซับซ้อน แต่ก็มีการผลิตชิปจำนวนมากทุกวันทั่วโลก พวกเขาได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องรับคุณสมบัติใหม่และคุณสมบัติที่ปรับปรุงใหม่ ระบบเล็ก ๆ แต่ชาญฉลาดเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? สิ่งนี้ได้รับความช่วยเหลือจากอุปกรณ์สำหรับการผลิตไมโครวงจรซึ่งในความเป็นจริงจะกล่าวถึงด้านล่าง

เมื่อสร้างไมโครวงจรระบบการสะสมไฟฟ้าเคมีห้องทำความสะอาดห้องออกซิไดซ์ในห้องปฏิบัติการระบบการแยกตัวด้วยไฟฟ้าทองแดงโฟโตลิโทกราฟิคและอุปกรณ์เทคโนโลยีอื่น ๆ

อุปกรณ์โฟโตลิโทกราฟิคมีราคาแพงและแม่นยำที่สุดในวิศวกรรมเครื่องกล มีหน้าที่สร้างภาพบนพื้นผิวซิลิกอนเพื่อสร้างโทโพโลยีชิปที่ต้องการ นักถ่ายภาพถูกนำไปใช้กับวัสดุชั้นบาง ๆ ซึ่งต่อมาจะถูกฉายรังสีด้วยโฟโตมาสก์และระบบออปติก ในระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ขนาดขององค์ประกอบรูปแบบจะลดลง

ในระบบกำหนดตำแหน่งบทบาทนำจะเล่นโดยมอเตอร์ไฟฟ้าเชิงเส้นและอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์แบบเลเซอร์ซึ่งบ่อยครั้ง ข้อเสนอแนะ... แต่ตัวอย่างเช่นในเทคโนโลยีที่พัฒนาโดยห้องปฏิบัติการมอสโก "Amphora" ไม่มีการเชื่อมต่อดังกล่าว อุปกรณ์ในประเทศนี้มีการเคลื่อนไหวที่แม่นยำกว่าและการทำซ้ำที่ราบรื่นทั้งสองด้านซึ่งช่วยลดโอกาสที่จะเกิดฟันเฟือง

ฟิลเตอร์พิเศษช่วยปกป้องหน้ากากจากความร้อนที่เล็ดลอดออกมาจากบริเวณอัลตราไวโอเลตที่ลึกทำให้ถ่ายเทอุณหภูมิได้มากกว่า 1,000 องศาสำหรับการทำงานที่ยาวนาน

ไอออนพลังงานต่ำจะถูกดูดซึมเมื่อนำไปใช้กับสารเคลือบหลายชั้น ก่อนหน้านี้งานนี้ดำเนินการโดยวิธีแมกนีตรอนสปัตเตอริงโดยเฉพาะ

เทคโนโลยีการผลิตชิป

กระบวนการสร้างทั้งหมดเริ่มต้นด้วยการเลือกผลึกเซมิคอนดักเตอร์ ที่เกี่ยวข้องมากที่สุดคือซิลิกอน เวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์แบบบางถูกขัดเงาให้เป็นภาพสะท้อน ในอนาคตขั้นตอนบังคับของการสร้างคือโฟโตลิโทกราฟีโดยใช้รังสีอัลตราไวโอเลตเมื่อวาดภาพ สิ่งนี้ช่วยให้เครื่องจักรสำหรับการผลิตไมโครวงจร

ไมโครเซอร์กิตคืออะไร? นี่คือพายหลายชั้นที่ทำจากเวเฟอร์ซิลิคอนบาง ๆ รูปแบบบางอย่างถูกนำไปใช้กับแต่ละรูปแบบ ภาพวาดนี้สร้างขึ้นในขั้นตอนของโฟโตลิโทกราฟี จานวางอย่างระมัดระวังในอุปกรณ์พิเศษที่มีอุณหภูมิมากกว่า 700 องศา หลังจากยิงพวกเขาจะล้างด้วยน้ำ

ขั้นตอนการสร้างแผ่นหลายชั้นใช้เวลาถึงสองสัปดาห์ Photolithography ดำเนินการหลายครั้งจนกว่าจะได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ

การสร้างไมโครวงจรในรัสเซีย

นักวิทยาศาสตร์ในประเทศในอุตสาหกรรมนี้ยังมีเทคโนโลยีของตัวเองสำหรับการผลิตไมโครวงจรดิจิทัล พืชที่มีรายละเอียดเกี่ยวข้องดำเนินการทั่วประเทศ ที่ทางออก ข้อกำหนด ไม่ด้อยไปกว่าคู่แข่งจากประเทศอื่น ๆ มากนัก การตั้งค่ากำหนดให้กับไมโครวงจรของรัสเซียในหลายรัฐ ต้องขอบคุณราคาคงที่ซึ่งต่ำกว่าราคาของผู้ผลิตตะวันตก

ส่วนประกอบสำคัญของการผลิตไมโครวงจรคุณภาพสูง

ไมโครวงจรถูกสร้างขึ้นในห้องที่ติดตั้งระบบที่ควบคุมความบริสุทธิ์ของอากาศ ในทุกขั้นตอนของการสร้างตัวกรองพิเศษจะรวบรวมข้อมูลและประมวลผลอากาศจึงทำให้สะอาดกว่าในห้องผ่าตัด คนงานในการผลิตสวมชุดคลุมป้องกันพิเศษซึ่งมักจะติดตั้งระบบจ่ายออกซิเจนภายใน

การผลิตชิปเป็นธุรกิจที่มีกำไร ผู้เชี่ยวชาญที่ดีในสาขานี้มักเป็นที่ต้องการ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมดใช้พลังงานจากไมโครวงจร รถยนต์สมัยใหม่ติดตั้งมาด้วย ยานอวกาศจะไม่สามารถทำงานได้หากไม่มีวงจรขนาดเล็กอยู่ในนั้น กระบวนการผลิตได้รับการปรับปรุงอย่างสม่ำเสมอคุณภาพดีขึ้นความเป็นไปได้ขยายอายุการเก็บรักษาเพิ่มขึ้น ไมโครวงจรจะมีความเกี่ยวข้องเป็นเวลาหลายสิบถ้าไม่ใช่หลายร้อยปี ภารกิจหลักของพวกเขาคือการทำประโยชน์ให้กับโลกและอื่น ๆ

ชิป

วงจรรวมที่ทันสมัยออกแบบมาสำหรับการติดตั้งบนพื้นผิว

ไมโครวงจรดิจิทัลของโซเวียตและต่างประเทศ

อินทิกรัล (อังกฤษ. วงจรรวม, IC, ไมโครวงจร, ไมโครชิป, ชิปซิลิกอนหรือชิป), ( ไมโคร)สคีมา (คือ, IC, m / sh), ชิป, ไมโครชิป (อังกฤษ. ชิป - ชิป, ชิป, ชิป) - อุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ - วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความซับซ้อนโดยพลการทำจากคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ (หรือฟิล์ม) และวางไว้ในเคสที่ไม่สามารถแยกออกได้ มักจะอยู่ภายใต้ วงจรรวม (IC) เข้าใจว่าเป็นคริสตัลเองหรือฟิล์มที่มีวงจรอิเล็กทรอนิกส์และโดย ไมโครวงจร (MS) - อยู่ในเคส ในขณะเดียวกันนิพจน์ "ส่วนประกอบชิป" หมายถึง "ส่วนประกอบสำหรับการยึดพื้นผิว" ซึ่งตรงข้ามกับส่วนประกอบสำหรับการบัดกรีแบบเดิมเป็นรูบนกระดาน ดังนั้นจึงถูกต้องกว่าที่จะพูดว่า "ชิปไมโครเซอร์กิต" ซึ่งหมายถึงไมโครเซอร์กิตสำหรับติดตั้งบนพื้นผิว ในขณะนี้ (ปี) ไมโครวงจรส่วนใหญ่ผลิตในบรรจุภัณฑ์สำหรับการติดตั้งบนพื้นผิว

ประวัติศาสตร์

การประดิษฐ์ไมโครวงจรเริ่มจากการศึกษาคุณสมบัติของฟิล์มออกไซด์บาง ๆ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงผลของการนำไฟฟ้าที่ไม่ดีที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ ปัญหาคือไม่มีหน้าสัมผัสทางไฟฟ้าที่จุดสัมผัสของโลหะทั้งสองหรือมีคุณสมบัติเชิงขั้ว การศึกษาปรากฏการณ์นี้อย่างลึกซึ้งนำไปสู่การค้นพบไดโอดและทรานซิสเตอร์และวงจรรวมในภายหลัง

ระดับการออกแบบ

• ทางกายภาพ - วิธีการใช้ทรานซิสเตอร์หนึ่งตัว (หรือกลุ่มเล็ก ๆ ) ในรูปแบบของโซนที่เจือบนคริสตัล
• ไฟฟ้า - วงจรไฟฟ้าพื้นฐาน (ทรานซิสเตอร์ตัวเก็บประจุตัวต้านทาน ฯลฯ )
• ลอจิก - วงจรลอจิก (อินเวอร์เตอร์เชิงตรรกะองค์ประกอบหรือไม่และไม่ ฯลฯ )
• ระดับแผนผังและวิศวกรรมระบบ - วงจรและวงจรวิศวกรรมระบบ (ทริกเกอร์ตัวเปรียบเทียบตัวเข้ารหัสตัวถอดรหัส ALU ฯลฯ )
• โทโพโลยี - โฟโตมาสก์สำหรับการผลิต
• ระดับซอฟต์แวร์ (สำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์และไมโครโปรเซสเซอร์) - คำแนะนำในการประกอบสำหรับโปรแกรมเมอร์

ปัจจุบันวงจรรวมส่วนใหญ่ได้รับการพัฒนาโดยใช้ระบบ CAD ซึ่งช่วยให้คุณทำงานอัตโนมัติและเร่งกระบวนการรับโฟโตมาสก์แบบทอโพโลยีได้อย่างรวดเร็ว

การจำแนกประเภท

ปริญญาบูรณาการ

นัดหมาย

ไมโครวงจรในตัวสามารถมีฟังก์ชันการทำงานที่สมบูรณ์ซับซ้อนเพียงใดก็ได้ - จนถึงไมโครคอมพิวเตอร์ทั้งหมด (ไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียว)

วงจรอนาล็อก

• เครื่องกำเนิดสัญญาณ
• ตัวคูณอนาล็อก
• ตัวลดทอนสัญญาณอนาล็อกและแอมพลิฟายเออร์ตัวแปร
• ตัวปรับความคงตัวของแหล่งจ่ายไฟ
• IC ควบคุมสำหรับการเปลี่ยนอุปกรณ์จ่ายไฟ
• ตัวแปลงสัญญาณ
• โครงร่างการซิงโครไนซ์
• เซ็นเซอร์ต่างๆ (อุณหภูมิ ฯลฯ )

วงจรดิจิตอล

• ลอจิกเกต
• ตัวแปลงบัฟเฟอร์
• โมดูลหน่วยความจำ
• (ไมโคร) โปรเซสเซอร์ (รวมถึง CPU ในคอมพิวเตอร์)
• ไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียว
• FPGA - วงจรรวมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้

วงจรรวมดิจิทัลมีข้อดีหลายประการเหนือวงจรอนาล็อก:

• การใช้พลังงานลดลง เกี่ยวข้องกับการใช้สัญญาณไฟฟ้าแบบพัลซิ่งในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล เมื่อรับและแปลงสัญญาณดังกล่าวองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (ทรานซิสเตอร์) จะทำงานในโหมด "คีย์" นั่นคือทรานซิสเตอร์จะ "เปิด" ซึ่งสอดคล้องกับสัญญาณระดับสูง (1) หรือ "ปิด" - (0) ในกรณีแรกบน ทรานซิสเตอร์ไม่มีแรงดันตกในวินาที - ไม่มีกระแสไหลผ่าน ในทั้งสองกรณีการใช้พลังงานจะใกล้เคียงกับ 0 ในทางตรงกันข้ามกับอุปกรณ์อนาล็อกซึ่งทรานซิสเตอร์อยู่ในสถานะกลาง (ตัวต้านทาน) เกือบตลอดเวลา
• ภูมิคุ้มกันเสียงสูง อุปกรณ์ดิจิทัลเกี่ยวข้องกับความแตกต่างอย่างมากระหว่างสัญญาณสูง (เช่น 2.5 - 5 V) และสัญญาณต่ำ (0 - 0.5 V) อาจเกิดข้อผิดพลาดจากการรบกวนดังกล่าวเมื่อ ระดับสูง ถูกมองว่าต่ำและในทางกลับกันซึ่งไม่น่าเป็นไปได้ นอกจากนี้อุปกรณ์ดิจิทัลยังสามารถใช้รหัสพิเศษเพื่อแก้ไขข้อผิดพลาด
• ความแตกต่างอย่างมากระหว่างสัญญาณระดับสูงและต่ำและช่วงเวลาที่ค่อนข้างกว้างของการเปลี่ยนแปลงที่อนุญาตทำให้เกิดเทคโนโลยีดิจิทัล ไม่รู้สึกตัว เพื่อการกระจัดกระจายอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ของพารามิเตอร์ขององค์ประกอบในเทคโนโลยีหนึ่งทำให้ไม่จำเป็นต้องเลือกและกำหนดค่าอุปกรณ์ดิจิทัล