Nanoelektronika - Muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnalogiyalari

Nanoelektronika
Nanoelektronika
o‘lchamlari 0,1 dan 100 nm gacha bo‘lgan
yarimo‘tkazgich
tuzilmalar
elektronikasi
bo‘lib,
mikroelektronikaning
mikrominiatyurlash yo‘lidagi mantiqiy davomi hisoblanadi. U qattiq jism
fizikasi, kvant elektronikasi, fizikaviy – kimyo va yarimo‘tkazgichlar
elektronikasining so‘nggi yutuqlari negizidagi qattiq jismli texnologiyaning bir
qismini tashkil etadi.
So‘nggi yillarda nanoelektronikada muhim amaliy natijalarga erishildi,
ya’ni zamonaviy telekommunikatsiya va axborot tizimlarning negiz
elementlarini tashkil etuvchi: geterotuzilmalar asosida yuqori samaradorlikka
ega lazerlar va nurlanuvchi diodlar yaratildi; fotoqabulqilgichlar, o‘ta yuqori
chastotali tranzistorlar, bir elektronli tranzistorlar, turli xil sensorlar hamda
boshqalar yaratildi. Nanoelektron O‘YUIS va GYUIS mikroprotsessorlarni
ishlab chiqarish yo‘lga qo‘yildi.
SHvetsiya Qirolligi fanlar akademiyasi ilmiy ishlarida tezkor tranzistorlar,
lazerlar, integral mikrosxemalar (chiplar) va boshqalarni ishlab chiqish bilan
zamonaviy axborot kommunikatsiya texnologiyalariga asos solgan olimlar: J.I.
Alferov, G. Kremer, Dj.S. Kilbini Nobel mukofoti bilan taqdirladi.
Integral mikroelektronika va nanoelektronika bilan bir vaqtda funksional
elektronika rivojlanmoqda. Elektronikaning bu yo‘nalishi ananaviy elementlar
(tranzistorlar, diodlar, rezistorlar va kondensatorlar)dan voz kechish va qattiq
jismdagi turli fizik hodisa (optik, magnit, akustik va h.k.)lardan foydalanish
bilan
bog‘liq.
Funkitsonal
elektronika
asboblariga
akustoelektron,
magnitoelektron, kriogen asboblar va boshqalar kiradi.
Integral mikrosxemaning dastlabki tushunchalari 1949 yilda, nemis muhandisi
Verner Jakobidan boshlanadi (Siemens AG) integral mikrosxemaga o'xshash
yarimo'tkazgichli
kuchaytiruvchi
qurilmaga
patent
topshirdi
beshta
ko'rsatmoqda tranzistorlar uch bosqichda umumiy substratda kuchaytirgich
tartibga solish. Jakobi kichik va arzon narxlarni oshkor qildi eshitish vositalari
uning patentiga xos sanoat talabnomalari sifatida. Uning patentidan darhol
tijorat maqsadlarida foydalanish to'g'risida xabar berilmagan.
Ushbu kontseptsiyaning yana bir dastlabki tarafdori edi Jefri Dammer (1909–
2002), uchun ishlaydigan radar olimi Qirollik radiolokatsiya tizimi inglizlarning
Mudofaa vazirligi. Dummer ushbu g'oyani jamoatchilikka Sifatdagi elektron
komponentlarning rivojlanishi bo'yicha simpoziumda taqdim etdi Vashington,
Kolumbiya 1952 yil 7-mayda. U o'zining g'oyalarini targ'ib qilish uchun ko'plab
simpoziumlarni berdi va 1956 yilda bunday sxemani qurishga muvaffaq
bo'lmagan.
1953-1957
yillarda
Sidni
Darlington
va
Yasuro
Tarui
(Elektrotexnika laboratoriyasi) bir nechta tranzistorlar umumiy faol maydonni
baham ko'rishi mumkin bo'lgan o'xshash chip dizaynlarini taklif qildi, ammo
yo'q edi elektr izolyatsiyasi ularni bir-biridan ajratish. Monolitik integral
mikrosxemasi yoqilgan Mohamed M. Atalla"s sirt passivatsiyasi elektr
stabillashadigan jarayon kremniy orqali yuzalar termal oksidlanish, buni amalga
oshirish uydirma kremniydan foydalangan holda yaxlit integral mikrosxemalar.
Bu uchun asos bo'ldi tekislik jarayonitomonidan ishlab chiqilgan Jan Xerni da
Fairchild
Semiconductor
1959
yil
boshida,
bu
monolitik
integral
mikrosxemaning ixtirosi uchun juda muhim edi. Monolitik ICning asosiy
tushunchasi bu printsipdir p – n tutashuv izolyatsiyasi, bu har bir tranzistorning
bir xil kremniy qismiga qaramasdan mustaqil ishlashiga imkon beradi.
Atallaning sirt passivatsiyasi jarayoni izolyatsiya qilingan diodlar va
tranzistorlar, tomonidan bitta silikon parchasida mustaqil tranzistorlarga
uzatilgan Kurt Lexovec da Sprague Electric 1959 yilda, va keyin mustaqil
ravishda Robert Noys o'sha yili Fairchildda.
Dizayn Narxi loyihalash va murakkab integral mikrosxemani ishlab chiqish juda
yuqori, odatda bir necha o'n million dollar. Shuning uchun, ishlab chiqarish
hajmi yuqori bo'lgan integral mikrosxemalar mahsulotlarini ishlab chiqarish
faqat iqtisodiy ma'noga ega, shuning uchun takrorlanmaydigan muhandislik
(NRE) xarajatlar odatda millionlab ishlab chiqarish birliklariga tarqaladi.
Zamonaviy yarimo'tkazgich mikrosxemalari milliardlab tarkibiy qismlarga ega
bo'lib, ularni qo'lda loyihalash uchun juda murakkab. Dizaynerga yordam
beradigan dasturiy vositalar juda muhimdir. Elektron dizaynni avtomatlashtirish
(EDA), shuningdek, elektron deb nomlanadi Kompyuter yordamida loyihalash
(ECAD), toifasi dasturiy vositalar loyihalash uchun elektron tizimlarshu
jumladan integral mikrosxemalar. Asboblar a da birgalikda ishlaydi dizayn
oqimi muhandislar butun yarimo'tkazgich chiplarini loyihalash va tahlil qilish
uchun foydalanadilar. 1980-yillarda, dasturlashtiriladigan mantiqiy qurilmalar
ishlab chiqilgan. Ushbu qurilmalar integral mikrosxemalar ishlab chiqaruvchisi
tomonidan o'rnatilmasdan, mantiqiy funktsiyasi va ulanishi foydalanuvchi
tomonidan dasturlashtirilishi mumkin bo'lgan sxemalarni o'z ichiga oladi. Bu
kabi bir xil LSI tipidagi funktsiyalarni amalga oshirish uchun bitta chipni
dasturlash imkonini beradi mantiq eshiklari, qo'shimchalar va registrlar.
Dasturlash imkoniyati kamida to'rtta shaklga ega - ular bo'lishi mumkin bo'lgan
qurilmalar faqat bir marta dasturlashtirilgan, o'chirilishi va keyin qayta
dasturlashtirilishi
mumkin
bo'lgan
qurilmalar
ultrabinafsha
nurlaridan
foydalanish, yordamida dasturlash mumkin bo'lgan qurilmalar (qayta) flesh
xotirava maydonda dasturlashtiriladigan darvoza massivlari Istalgan vaqtda, shu
jumladan ish paytida dasturlash mumkin bo'lgan (FPGA). Amaldagi FPGA'lar
(2016 yil holatiga ko'ra) millionlab eshiklarning ekvivalentini amalga oshirishi
va ishlashi mumkin chastotalar 1 ga qadar Gigagertsli. Kabi analog IClar
sensorlar, quvvatni boshqarish davrlariva operatsion kuchaytirgichlar (op-amps),
ishlov berish orqali ishlash uzluksiz signallar. Kabi analog funktsiyalarni
bajaradilar kuchaytirish, faol filtrlash, demodulatsiyava aralashtirish. Analog
IClar noldan qiyin analog zanjirni loyihalashtirish va / yoki qurish o'rniga
mutaxassislar tomonidan ishlab chiqilgan analog zanjirlarga ega bo'lishlari bilan
elektron dizaynerlarning yukini engillashtiradi.
Kabi funktsiyalarni yaratish uchun IClar analog va raqamli davrlarni bitta chipda
birlashtirishi
mumkin
analog-raqamli
konvertorlar
va raqamli-analogli
konvertorlar. Bunday aralash signalli sxemalar kichik o'lchamlarni va arzonroq
narxlarni taklif qiladi, ammo signal aralashuvini diqqat bilan hisobga olish
kerak. 1990-yillarning oxiriga qadar, radiolar bir xil arzon narxda to'qib
bo'lmaydi CMOS jarayonlar mikroprotsessor sifatida. Ammo 1998 yildan buyon
ko'plab radiochipslar ishlab chiqilgan RF CMOS jarayonlar. Bunga Intel
kompaniyalarini misol keltirish mumkin DECT simsiz telefon yoki 802.11 (Wi-
fi) tomonidan yaratilgan chiplar Ateros va boshqa kompaniyalarIntegral
mikrosxemalar har biri fotolitografiya bilan aniqlangan va odatda har xil
ranglarda ko'rsatilgan bir-birining ustiga chiqadigan ko'plab qatlamlardan tashkil
topgan. Ba'zi qatlamlar har xil dopantlarning substratga tarqalishini belgilaydi
(diffuzion qatlamlar deb ataladi), ba'zilari qo'shimcha ionlar implantatsiya
qilinadigan
joyni
(implantatsiya
qatlamlari),
ba'zilari
o'tkazgichlarni
(dopinglangan polisilikon yoki metall qatlamlar), boshqalari o'tkazuvchi
qatlamlar orasidagi bog'lanishni belgilaydi. (qatlamlar orqali yoki aloqa qilish).
Barcha komponentlar ushbu qatlamlarning o'ziga xos birikmasidan qurilgan.
O'z-o'zidan moslashtirilgan holda CMOS jarayon, a tranzistor darvoza qatlami
(polisilikon yoki metall) diffuziya qatlamini kesib o'tgan joyda hosil bo'ladi.
Imkoniyatli tuzilmalar, shaklida juda o'xshash parallel o'tkazgich plitalari
an'anaviy elektr kondansatör, "plitalar" maydoniga qarab, plitalar orasidagi
izolyatsion material bilan hosil bo'ladi. IClarda keng ko'lamdagi kondansatörler
keng tarqalgan.
Ba'zan chipdagi hosil qilish uchun turli uzunlikdagi chiziqlar ishlatiladi
rezistorlareng ko'p bo'lsa ham mantiqiy davrlar har qanday qarshilikka muhtoj
emasmiz. Qarshilikka chidamliligi bilan birlashtirilgan rezistiv strukturaning
uzunligini uning kengligiga nisbati qarshilikni aniqlaydi.
Kamdan-kam hollarda, induktiv tuzilmalar ularni mikrosxemalar kabi o'ralgan
yoki simulyatsiya qilingan holda qurish mumkin gyratorlar.
CMOS qurilmasi faqat oqimni tortib olganligi sababli o'tish o'rtasida mantiq
davlatlar, CMOS qurilmalari nisbatan kamroq oqim sarflaydi bipolyar o'tish
transistorlari qurilmalar. A tezkor xotira integral mikrosxemaning eng
muntazam turi; eng yuqori zichlikdagi qurilmalar shu tariqa xotiralar; lekin hatto
a mikroprotsessor chipda xotira bo'ladi. (Birinchi rasmning pastki qismidagi
muntazam massiv tuzilishini ko'ring.[qaysi?]) Garchi konstruktsiyalar murakkab
bo'lsa ham - kengliklari o'nlab yillar davomida qisqarib bormoqda - qurilma
kengliklariga qaraganda qatlamlar juda nozik bo'lib qolmoqda. Materiallar
qatlamlari yorug'lik bo'lishiga qaramay fotografik jarayonga o'xshab to'qilgan
to'lqinlar ichida ko'rinadigan spektr material qatlamini "ochish" uchun ishlatib
bo'lmaydi, chunki ular xususiyatlar uchun juda katta bo'ladi. Shunday qilib
fotonlar yuqori chastotalar (odatda ultrabinafsha) har bir qatlam uchun
naqshlarni yaratish uchun ishlatiladi. Har bir xususiyat juda kichik bo'lgani
uchun, elektron mikroskoplar a uchun muhim vositalar jarayon bo'lishi mumkin
bo'lgan muhandis disk raskadrovka uydirma jarayoni.
Har bir qurilma qadoqlashdan oldin avtomatlashtirilgan sinov uskunalari (ATE)
yordamida sinovdan o'tkaziladi gofret sinoviyoki gofretni tekshirish. Keyin
gofret to'rtburchaklar bloklarga bo'linib, ularning har biri a deb nomlanadi
o'lmoq. Har bir yaxshi o'lim (ko'plik) zar, o'ladi, yoki o'lmoq) yordamida
paketga ulanadi alyuminiy (yoki oltin) bog'lovchi simlar qaysiki termoson bilan
bog'langan ga prokladkalar, odatda o'limning chekkasida joylashgan.
Termosonik bog'lanish birinchi bo'lib tashqi dunyo bilan ushbu muhim elektr
aloqalarini shakllantirishning ishonchli vositasini taqdim etgan A.Kukulalar
tomonidan kiritilgan. Paketdan so'ng, qurilmalar gofretni tekshirish paytida
ishlatiladigan bir xil yoki o'xshash ATE-da yakuniy sinovdan o'tadi. Sanoat
tomografiyasini skanerlash ham ishlatilishi mumkin. Sinov narxi arzonroq
mahsulotlarni ishlab chiqarish narxining 25% dan ortig'ini tashkil qilishi
mumkin, ammo kam rentabellikga ega, katta va yuqori narxlardagi qurilmalarda
ahamiyatsiz bo'lishi mumkin. Integral mikrosxemaning har bir qatlamini suratga
olish va tayyorlash orqali nusxalash imkoniyati fotomasklar olingan fotosuratlar
asosida uni ishlab chiqarish uchun maketlarni loyihalashni muhofaza qilish
to'g'risidagi qonun hujjatlarini kiritish uchun sababdir. The 1984 yil
yarimo'tkazgich
chiplarini
himoya
qilish
to'g'risidagi
qonun
integral
mikrosxemalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan fotomasklar uchun
intellektual mulkni himoya qilish.
Vashington shahrida 1989 yilda diplomatik konferentsiya bo'lib o'tdi, unda
integral mikrosxemalarga nisbatan intellektual mulk to'g'risidagi Shartnoma
qabul qilindi. (IPIC shartnomasi).
Vashington shartnomasi yoki IPIC shartnomasi (1989 yil 26 mayda
Vashingtonda imzolangan) deb nomlangan integral mikrosxemalarga nisbatan
intellektual mulk to'g'risidagi shartnoma hozirda amalda emas, ammo qisman
TRIPS kelishuv.
Bir qator mamlakatlarda, shu jumladan Yaponiyada IC layout dizaynini himoya
qiluvchi milliy qonunlar qabul qilingan, The EC, Buyuk Britaniya, Avstraliya va
Koreya. Buyuk Britaniya mualliflik huquqi, dizayn va patent to'g'risidagi
qonunni qabul qildi, 1988 yil, v. 48, § 213, dastlab mualliflik huquqi to'g'risidagi
qonun chip topografiyalarini to'liq himoya qiladi degan pozitsiyani olganidan
keyin. Qarang British Leyland Motor Corp. Armstrong Patents Co.
AQSh chip ishlab chiqarishi tomonidan qabul qilingan Buyuk Britaniyaning
mualliflik huquqi yondashuvining nomuvofiqligi haqidagi tanqidlar chiplarga
oid keyingi ishlanmalarda bayon etilgan.
Avstraliya 1989 yilda "O'chirish tartibi to'g'risidagi qonun" ni a sui generis
chiplardan himoya qilish shakli. Koreya o'tgan Yarimo'tkazgichli integral
mikrosxemalarni
loyihalashtirishga
oid
dalolatnoma.
Oddiy
integral
mikrosxemalarning dastlabki kunlarida texnologiyaning keng ko'lami har bir
chipni faqat bir nechtasi bilan cheklab qo'ydi tranzistorlarva past darajadagi
integratsiya dizayni jarayoni nisbatan sodda ekanligini anglatardi. Ishlab
chiqarish samaradorligi bugungi kun me'yorlari bo'yicha ham ancha past edi.
Sifatida
metall-oksid-yarim
o'tkazgich
(MOS)
texnologiyasi rivojlanib,
millionlab, so'ngra milliardlab MOS tranzistorlari bitta chipga joylashtirilishi
mumkin, va yaxshi dizaynlar puxta rejalashtirishni talab qilib, maydonni keltirib
chiqardi elektron dizaynni avtomatlashtirishyoki EDA. Kichik miqyosdagi
integratsiya (SSI). Birinchi integral mikrosxemalarda faqat bir nechta
tranzistorlar mavjud edi. O'nlab tranzistorlarni o'z ichiga olgan dastlabki raqamli
davrlar bir nechta mantiqiy eshiklarni va Plessey SL201 yoki Flibs TAA320
ikkita tranzistorga ega edi. O'shandan beri integral mikrosxemadagi tranzistorlar
soni keskin oshdi. "Katta miqyosli integratsiya" (LSI) atamasi birinchi marta
tomonidan ishlatilgan IBM olim Rolf Landauer nazariy kontseptsiyani
tavsiflashda; bu atama "kichik miqyosli integratsiya" (SSI), "o'rta miqyosdagi
integratsiya" (MSI), "juda katta miqyosdagi integratsiya" (VLSI) va "o'ta katta
ko'lamli integratsiya" (ULSI) atamalarini keltirib chiqardi. ). Dastlabki integral
mikrosxemalar SSI edi.
SSI davrlari erta uchun juda muhim edi aerokosmik loyihalar va aerokosmik
loyihalar texnologiyani rivojlantirishga yordam berdi. Ikkalasi ham Minuteman
raketasi va Apollon dasturi ularning inertial rahbarlik tizimlari uchun engil
raqamli kompyuterlar kerak edi. Garchi Apollon qo'llanmasi etakchi va g'ayratli
integral mikrosxemalar texnologiyasi, uni ommaviy ishlab chiqarishga majbur
qilgan Minuteman raketasi edi. Minuteman raketa dasturi va boshqalar Amerika
Qo'shma Shtatlari dengiz kuchlari dasturlar 1962 yilda jami 4 million dollarlik
integral mikrosxemalar bozorini tashkil etdi va 1968 yilga kelib AQSh hukumati
tomonidan sarflangan xarajatlar bo'sh joy va mudofaa hali ham 312 million
dollarlik umumiy ishlab chiqarishning 37 foizini tashkil etdi.
AQSh
hukumati
tomonidan
talab
yangi tashkil etilayotgan integral
mikrosxemalar bozorini qo'llab-quvvatladi, chunki xarajatlar IC firmalariga kirib
borish uchun etarli darajada pasayguncha sanoat bozor va oxir-oqibat iste'molchi
bozor. Integral sxemaning o'rtacha narxi 1962 yildagi 50,00 dollardan 1968
yilda 2,33 dollarga tushdi. Integratsiyalashgan sxemalar paydo bo'la boshladi
iste'mol mahsulotlari 1970 yillarning boshiga kelib. Odatiy dastur edi FM
televidenie qabul qiluvchilarida tashuvchilararo ovozni qayta ishlash. O'rta
miqyosdagi integratsiya (MSI)
Integral mikrosxemalarni ishlab chiqishning navbatdagi bosqichida har bir
mikrosxemada yuzlab tranzistorlar joylashgan "o'rta miqyosli integratsiya"
(MSI) deb nomlangan qurilmalar paydo bo'ldi.
MOSFET miqyosi texnologiya yuqori zichlikdagi chiplarni yaratishga imkon
berdi. 1964 yilga kelib MOS chiplari yuqori darajaga ko'tarildi tranzistor zichligi
va ishlab chiqarish xarajatlari nisbatan past ikki qutbli chiplar.
1964 yilda, Frank Uanlass bitta chipli 16 bitli namoyish qildi smenali registr u
keyinchalik 120 ni yaratgan MOS tranzistorlari bitta chipda. Xuddi shu yili,
Umumiy mikroelektronika birinchi reklama rolikini taqdim etdi MOS integral
mikrosxemasi 120 dan iborat chip p-kanal MOS tranzistorlar. Bu 20-bit edi
smenali registr, Robert Norman tomonidan ishlab chiqilgan va Frank Uanlass.
MOS chiplari murakkablikda oldindan taxmin qilingan darajada oshdi Mur
qonuni, yuzlab chiplarga olib keladi MOSFETlar 1960-yillarning oxiriga kelib
chipdaKeng miqyosli integratsiya (LSI)
Xuddi shu MOSFET masshtablash texnologiyasi va iqtisodiy omillar asosida
olib borilgan keyingi rivojlanish, 1970-yillarning o'rtalariga kelib "keng
miqyosli integratsiya" ga (LSI) olib keldi va har bir chip uchun o'n minglab
tranzistorlar to'g'ri keldi.
SSI, MSI va LSI va VLSI qurilmalarini qayta ishlash va ishlab chiqarish uchun
ishlatiladigan
maskalar
(masalan,
1970-yillarning
boshlaridagi
mikroprotsessorlar) asosan qo'lda yaratilgan, ko'pincha Rubilitlenta yoki shunga
o'xshash narsalar. Katta yoki murakkab IC uchun (masalan xotiralar yoki
protsessorlar), bu ko'pincha muhandislar guruhi nazorati ostida joylashtirilgan
elektron sxemani boshqaradigan maxsus yollangan mutaxassislar tomonidan
amalga oshirilgan, ular shuningdek, elektron dizaynerlar bilan birgalikda
tekshirishadi va to'g'riligini va to'liqligini tekshiring har bir niqob.
1970-yillarning boshlarida o'rtacha miqdorda ishlab chiqarila boshlangan 1K-
bitli operativ xotira, kalkulyator chiplari va birinchi mikroprotsessorlar kabi
integral mikrosxemalar 4000 dan kam tranzistorga ega edi. Kompyuterning
asosiy xotiralari va ikkinchi avlod mikroprotsessorlari uchun 10 000 tranzistorga
yaqinlashadigan haqiqiy LSI sxemalari 1974 yil atrofida ishlab chiqarila
boshlandi.
Kabi ba'zi SSI va MSI chiplari alohida tranzistorlar, hanuzgacha eski
uskunalarni saqlash va faqat bir nechta eshiklarni talab qiladigan yangi
qurilmalarni qurish uchun ommaviy ravishda ishlab chiqarilmoqda. The 7400
seriyali ning TTL masalan, chiplar a ga aylandi amalda standart va ishlab
chiqarishda qolmoqda. Ushbu zichlikni oshirish uchun bir nechta rivojlanish
kerak edi. Ishlab chiqaruvchilar kichikroqqa o'tdilar.
Integralmikrosxema (IMS) ko‘psonli tranzistor, diod, kondensator, rezistor va
ularni bir-biriga ulovchi o‘tkazgichlarni yagona konstruksiyaga birlash tirishni
(konstruktiv integratsiya); sxemada murakkab axborot o‘zgartirishlar bajarilishini
(sxemotexnik
integratsiya);
yagonatexnologik
siklda,
birvaqtn
in
go‘zidasxemaning elektroradioelem entlari (E R E ) hosil qilinishini, ulanishlar
amalga oshirilishini va bir vaqtda guruh usuli bilan ko‘p sonli bir xil integral
mikrosxemalar hosil qilish (texnologik integratsiya)ni aks ettiradi. IMS, yagona
texnologik siklda, yagona asosda tayyorlangan va axborot o‘zgartirishda ma’lum
funksiyani bajaruvchi o‘zaro elektr jihatdan ulangan E R E lar majmuasidir. IMS
elektron asboblar qatoriga kiradi. Uning elektron asbob sifatidagi asosiy
xususiyati shundaki, u mustaqil ravishda, masalan, axborotni eslab qolishi yoki
signalni kuchaytiri. Diskret elementlar asosida shu funksiyalarni bajarish uchun
tranzistorlar, rezistorlar va boshqa elementlardan iborat sxemani qolda yigish
zarur. Elektron asbobning uskuna tarkibida ishlash ishonchliligi avalam bor
kavsharlangan ulanishlar soni bilan aniqlanadi. IMSlarda elementlar bir-biri
bilan metallash yo‘li bilan ulanadi, ya’ni kavsharlanmaydi ham , payvand ham
qilinmaydi. Buning natijasida yig‘ish, montaj qilish ishlarining sifatini oshirish
masalasi yechildi, katta miqdordagi ERElarga ega radioelektron qurilmalar ishlab
chiqarishda ishonchlilik ta’minlandi. Hozirgi kunlarda tayorlash usuli va bunda
hosil bo'ladigan tuzilmasiga ko‘ra IMS larni bir-biridan prinsipial farqlanuvchi
uch turga ajratiladi: yarim o‘tkazgich, pardali va gibrid. IMSlarning har turi,
mikrosxem a tarkibiga kiruvchi elementlar va
komponentlar
sonini
ifodalovchi, integratsiya darajasi va konstruksiyasi bilan farq qiladi.
Element deb , konstruksiyasi bo‘yicha kristali yoki asosidan
ajralmaydigan, ERE funksiyasini bajaruvchi IMSning qismiga aytiladi. IMS
komponenti deb , diskret element funksiyasini bajaruvchi, lekin montajdan
awal mustaqil mahsulot bolgan IMSning bo‘lagiga aytiladi. Yig‘ish, montaj
qilish
operatsiyalarini
bajarishda
komponentlar mikrosxema asosiga
o‘rnatiladi. Qobiqsiz diod va tranzistorlar, k odensatorlarning maxsus turlari,
kichik o‘lchamli induktivlik kutubxonasi g‘altaklari va boshqalar sodda
komponentlarga ,
murakkab komponentlarga
esa
— bir nechta
elementdan tashkil topgan, m asalan, diod yoki tranzistorlar yig'm alari kiradi.
E lem entlari yarim o‘tkazgich asosning sirtiga yaqin qatlam da hosil qilingan
mikrosxem alar yarim o‘tkazgich IM S deb ataladi. Elem entlari dielektrik
asos sirtida parda ko‘rinishida hosil qilingan m ikrosxem alar pardali IMS deb
ataladi. P ardalar turli m ateriallarni past bosim da yupqa qatlam sifatida o
‘tkazish yo‘li bilan hosil qilinadi. Parda hosil qilish usuli va u bilan bog‘liq
parda qalinligiga m uvofiq IM Slarni yupqa pardali (qalinligi 1—2 m km ) va
qalin pardali (qalinligi 10 m km dan yuqori) larga ajratiladi. A dabiyotlarda
ko‘p hollarda IM S yozuv o ‘m iga IS deb yoziladi. H ozirgi kunda pardali diod
va tran zisto rlarn in g p aram etrlari barqaror b‘lm agani sababli, pardali IM
Slar faqat passiv elem entlarga (rezistorlar, kondensatorlar va boshqalar) ega.
Pardali texnologiyada elem ent param etrlarining ruxsat etilgan tarqoqligi 1-^2
% dan oshm aydi. Passiv elem entlar param etrlari va ularning barqarorligi hal
qiluvchi aham iyat kasb etganda bu ju d a m uhim bo‘ladi. S husabd an pardali
IS lar ba’zi filtrlar, faza o‘zgarishiga sezgir va tanlovchi sxem alar, generatorlar
va boshqalar tayyorlashda ishlatiladi. Gibrid IM S (yoki GIS) deb um um iy
dielektrik asosda joylashgan pardali passiv va diskret aktiv elem entlar kom
binatsiyasidan iborat m ikrosxem aga aytiladi. D iskret kom ponentlar osm a
deyiladi. G ibrid IMSlar uchun aktiv elem entlar qobiqsiz yoki jajji m etall
qobiqlarda tayyorlanadi. G IS larning asosiy afzalliklari: ishlab chiqishning
nisbatan kichik davrida analog va raqam li m ikrosxem alarning keng sinfini
yaratish im koniyatidan, keng nom enklaturali passiv elem entlar hosil qilish im
koniyatidan (M D Y — asboblar, diodli va tranzistorli m atritsalar) va ishlab
ch iq arila yotganmikrosxemalarda yaroq lilar oizining ko‘pligidan iborat. G IS
lar aloqa apparatlarining qabul qilish. — uzatish tizim larida, yuqori chastotali
kuchaytirgichlarda, OlYCH qurilm alarda va boshqalarda qo'llaniladi.
Ishlatilgan transistor turiga muvofiq yarim o 'tkazg ich integral m ikrosxem
alar bipolyar va M D Y /M Slarga ajratiladi. H ozirgi kunda p — n o 'tish bilan
boshqariladigan M T lar asosida yaratilgan IM S lar katta aham iyat kasb etm
oqda. U shbu sinfga arsenid galliy asosida, zatvori Shottki diodi
ko‘rinishida bo‘lgan MTlar kiradi. S o‘nggi paytda tarkibida ham bipolyar, ham
m aydoniy tranzistorlar ishlatilgan IM Slar ham tayyorlanm oqda. IM Sning
funksional m urakkabligi uning tarkibidagi elem ent va komponentlar soni
ko‘rsatuvchi integratsiya arajasi bilan ifodalanadi. Integratsiya koeffitsienti so
n jih atd an K =lgN tenglik bilan aniqlanadi, bu yerda: N — sxem a elem
entlari va kom ponentlari O ddiy IM Slarga m isol sifatida m antiq elem
entlarni ko‘rsatish m um kin. 0 ‘lSlarga jam lash qurilm asi, hisoblagichlar,
operativ xotira qurilm alari (O X Q ), sig‘im i 256—1024 bit b o ‘lgan do im
iy xotira qurilm alari (D X Q ) misol b o ‘la oladi. KISlarga m antiqiy — arifm
etik va boshqaruvchi qurilm alar kiradi. 0 ‘KIS larga 1,9 m illiard M D Y —
tran z isto rla rd a n tashkil to p g an , sig‘im i 294 M B b o ‘lgan xotira m
ikrosxem alari misol bo‘la oladi. Kristaldagi elem entlar joylashuvining zichligi
— birlik yuzaga to ‘g ‘ri keluvchi elem entlar soni IS konstruksiyasi va
texnologiyasi sifatining m uhim k o ‘rsatk ich i h iso b lan ad i. T exnologiya d
arajasi m in im al texnologik o'lcham , ya’ni erishish m um kin bo‘lgan eng
kichik o ‘lcham bilan ifodalanadi, masalan, emitter kengligi, o ‘tkazgichlar
kengligi, ular orasidagi masofa bilan xarakterlanadi. IM S lar ishlab ch iq arish
texnologiyasini m u k am m allash tirish jarayonida m inim al texnologik
o‘khamAning yillar b o ‘yicha o ‘zgarishi X otira qurilm alarida elem entlar
joylashuv zichligi h ar ikki yilda ikki m arta ortib borayotganini 1965-yilda G
ordon M ur bashorat qilgan edi. ushbuni tasdiqlaydi. Funksional vazifasiga
ko‘ra ISlar analog va raqamlMxga bo‘linadi. Analog lSlarda signal uzluksiz
funksiya sifatida o'zgaradi. Eng keng tarqalgan analog IS — operatsion
kuchaytirgichdir. Raqamli ISlar diskret ko‘rinishda berilgan signallarni o
‘zgartirishga va qayta ishlashga xizmat qiladi.
Integral mikrosxema (IMS)larning turlari va elementlari. B ugungi
kunda alohida mikrosxemalar
birlashtirilgan
tarzda
ishlab
ch
iqarilmoqda. Bunday mikrosxemalarga integral mikrosxemalar (IMS) deyiladi.
Birinchi IMSlar 1958 yilda yaratilgan bo’lib uning
hajmi
ihcham,
og‘irligi kam, energiya sarfi kichik, ishonchliligi
yuqori
hisoblanadi.
1965 yildan buyon mikroelektronikaning rivoji G.Mur qonunigа muvofiq
bormoqda, ya’ni har ikki yilda zamonaviy IMSlardagi elementlar soni ikki
marta ortmoqda. Hozirgi kunda elementlar soni 106÷109ta bo‘lgan o‘ta
yuqori (O‘YUIS) IMSlar uchun ikki asosiy belgi mavjud: konstruktiv va
texnologik. Konstruktiv belgisi- IMSning barcha elementlari asosiy asos
ichida yoki sirtida joylashadi, elektr jihatdan birlashtirilgan va yagona
qobiqa joylashtirilgan bo‘lib, yaxlit hisoblanadi.
Texnologik belgisi IMS elementlarining hammasi yoki bir qismi va
elementlararo bog‘lan shlar yagona texnologik siklda bajariladi. Shu sababli
integral
miros xemalar yuqori ishonchlilikka va kichik tannarxga ega.
Hozirgi kunda yasalish turi va hosil bo‘ladigan tuzilmaga ko‘ra
IMSlarning uchta prinsipial turi mavjud: yarim o‘tkazgichli, pardali va
gibrid.
Har bir IMS turi konstruksiyasi, mikrosxema tarkibiga kiradi gan element
va komponentlar sonini Ifodalovchi integratsiya darajasi bilan xarakterlanadi.
|