مدارهای مجتمع کامپیوتری از چه چیزی ساخته شده اند؟ مدار مجتمع چیست؟

مدار مجتمع
(IC)، یک مدار میکروالکترونیک تشکیل شده بر روی یک ویفر کوچک (کریستال، یا "تراشه") از مواد نیمه هادی، معمولا سیلیکون، که برای کنترل استفاده می شود. شوک الکتریکیو پیشرفت های آن یک آی سی معمولی شامل بسیاری از اجزای میکروالکترونیکی به هم پیوسته مانند ترانزیستورها، مقاومت ها، خازن ها و دیودها است که بر روی سطح یک تراشه ساخته می شوند. اندازه بلورهای سیلیکون از حدود 1.3 × 1.3 میلی متر تا 13 × 13 میلی متر متغیر است. پیشرفت در زمینه مدارهای مجتمع منجر به توسعه فناوری هایی برای مدارهای مجتمع بزرگ و بسیار بزرگ (LSI و VLSI) شده است. این فناوری‌ها به دست آوردن آی‌سی‌ها را امکان‌پذیر می‌سازد، که هر یک حاوی هزاران مدار است: بیش از 1 میلیون جزء را می‌توان در یک تراشه شمارش کرد.
همچنین ببینیددستگاه های الکترونیکی نیمه هادی . مدارهای مجتمع دارای تعدادی مزیت نسبت به پیشینیان خود هستند - مدارهایی که از اجزای جداگانه نصب شده بر روی شاسی مونتاژ شده اند. آی سی ها کوچکتر، سریعتر و قابل اعتمادتر هستند. آنها همچنین هزینه کمتری دارند و به دلیل لرزش، رطوبت و پیری کمتر مستعد خرابی هستند. کوچک سازی مدارهای الکترونیکیبه لطف امکان پذیر شد خواص ویژهنیمه هادی ها نیمه هادی ماده ای است که رسانایی الکتریکی (رسانایی) بسیار بیشتری نسبت به دی الکتریک مانند شیشه دارد، اما بسیار کمتر از هادی هایی مانند مس است. در یک ماده نیمه هادی مانند سیلیکون، الکترون های آزاد بسیار کمی در شبکه کریستالی در دمای اتاق وجود دارد که رسانایی قابل توجهی را ارائه نمی دهد. بنابراین نیمه هادی های خالص رسانایی کمی دارند. با این حال، وارد کردن یک ناخالصی مناسب به سیلیکون، هدایت الکتریکی آن را افزایش می دهد.
همچنین ببینیدترانزیستور. دوپانت ها به دو روش وارد سیلیکون می شوند. برای دوپینگ سنگین یا در مواردی که کنترل دقیق مقدار ناخالصی وارد شده ضروری نیست، معمولاً از روش انتشار استفاده می شود. انتشار فسفر یا بور معمولاً در یک جو ناخالص در دمای بین 1000 تا 1150 درجه سانتیگراد به مدت نیم ساعت تا چند ساعت انجام می شود. در کاشت یون، سیلیکون با یون های ناخالصی با سرعت بالا بمباران می شود. مقدار افزودنی قابل کاشت را می توان تا چند درصد تنظیم کرد. دقت در برخی موارد مهم است، زیرا بهره ترانزیستور به تعداد اتم های ناخالصی کاشته شده در هر 1 سانتی متر مربع از پایه بستگی دارد (به زیر مراجعه کنید).

تولید.ساخت یک مدار مجتمع می تواند تا دو ماه طول بکشد زیرا برخی از مناطق نیمه هادی باید با دقت بالایی دوپ شوند. در فرآیندی به نام رشد یا کشیدن یک کریستال، ابتدا یک شمش استوانه ای از سیلیکون به دست می آید. خلوص بالا. صفحاتی با ضخامت به عنوان مثال 0.5 میلی متر از این استوانه بریده می شوند. ویفر در نهایت به صدها قطعه کوچک به نام تراشه بریده می شود که هر یک از آنها با فرآیندی که در زیر توضیح داده شده است به یک مدار مجتمع تبدیل می شود. پردازش تراشه ها با ساخت ماسک برای هر لایه IC آغاز می شود. یک شابلون در مقیاس بزرگ ساخته شده است که به شکل مربع با مساحت تقریبی است. 0.1 متر مربع مجموعه ای از این ماسک ها شامل تمام قسمت های تشکیل دهنده IC است: سطوح انتشار، سطوح اتصال و غیره. کل ساختار حاصل از نظر عکاسی به اندازه یک کریستال کاهش می یابد و لایه به لایه روی یک صفحه شیشه ای بازتولید می شود. لایه نازکی از دی اکسید سیلیکون روی سطح ویفر سیلیکونی رشد می کند. هر صفحه با یک ماده حساس به نور (فتوریست) پوشیده شده و در معرض نوری است که از طریق ماسک ها منتقل می شود. نواحی در معرض نور پوشش حساس به نور با یک حلال برداشته می شود و با کمک یک عامل شیمیایی دیگر که دی اکسید سیلیکون را حل می کند، دومی از مناطقی که اکنون توسط پوشش حساس به نور محافظت نمی شود، حک می شود. تغییرات این فرآیند ساخت پایه در ساخت دو نوع ساختار اصلی ترانزیستور استفاده می شود: دوقطبی و اثر میدانی (MOS).
ترانزیستور دوقطبیچنین ترانزیستوری دارای ساختار n-p-n یا، بسیار کمتر، ساختار p-n-p است. به طور معمول، فرآیند تولید با یک صفحه (زیر لایه) از مواد نوع p به شدت دوپ شده آغاز می شود. یک لایه نازک از سیلیکون نوع n که به آرامی دوپ شده است، به صورت همپایی روی سطح این ویفر رشد می کند. بنابراین، لایه رشد یافته همان ساختار کریستالی زیرلایه را دارد. این لایه باید شامل بخش فعال ترانزیستور باشد - کلکتورهای فردی در آن تشکیل می شود. صفحه ابتدا در یک کوره بخار بور قرار می گیرد. انتشار بور در ویفر سیلیکونی تنها در جایی اتفاق می افتد که سطح آن حکاکی شده باشد. در نتیجه، مناطق و پنجره ها از مواد نوع n تشکیل می شوند. دومین فرآیند دمای بالا، که از بخار فسفر و ماسک دیگری استفاده می کند، برای ایجاد تماس با لایه جمع کننده عمل می کند. با انجام انتشار متوالی بور و فسفر، به ترتیب یک پایه و یک قطره چکان تشکیل می شود. ضخامت پایه معمولاً چند میکرون است. این جزایر کوچک رسانایی از نوع n و p به هم متصل هستند طرح کلیاز طریق اتصالات متقابل ساخته شده از آلومینیوم که از فاز بخار رسوب کرده یا در خلاء قرار گرفته است. گاهی اوقات از فلزات نجیب مانند پلاتین و طلا برای این منظور استفاده می شود. ترانزیستورها و سایر عناصر مدار مانند مقاومت‌ها، خازن‌ها و سلف‌ها، همراه با اتصالات مناسب می‌توانند در یک ویفر در یک سری مراحل به صورت انتشار شکل گرفته و در نتیجه یک مدار الکترونیکی کامل ایجاد شود. ترانزیستور را نیز ببینید.
ماسفت.پرکاربردترین MOS (فلز-اکسید-نیمه هادی) - ساختاری متشکل از دو ناحیه سیلیکون نوع n با فاصله نزدیک بر روی یک بستر نوع p اجرا شده است. لایه ای از دی اکسید سیلیکون روی سطح سیلیکون رشد می کند و در بالای این لایه (بین نواحی نوع n و کمی گرفتن آنها) یک لایه فلزی موضعی تشکیل می شود که به عنوان دروازه عمل می کند. دو ناحیه از نوع n که در بالا ذکر شد، به نام منبع و تخلیه، به ترتیب به عنوان اتصال دهنده برای ورودی و خروجی عمل می کنند. از طریق پنجره های موجود در دی اکسید سیلیکون، اتصالات فلزی به منبع و تخلیه ایجاد می شود. یک کانال سطح باریک ساخته شده از مواد نوع n منبع و تخلیه را به هم متصل می کند. در موارد دیگر، کانال ممکن است تحت تأثیر ولتاژ اعمال شده به دروازه ایجاد شود. هنگامی که یک ولتاژ مثبت به گیت یک ترانزیستور کانال القایی اعمال می شود، لایه نوع p زیر دروازه به یک لایه نوع n تبدیل می شود و جریان کنترل شده و مدوله شده توسط سیگنال اعمال شده به گیت، از گیت جریان می یابد. منبع به زهکشی ماسفت برق بسیار کمی مصرف می کند. دارای امپدانس ورودی بالا، جریان تخلیه کم و نویز بسیار کم است. از آنجایی که گیت، اکسید و سیلیکون یک خازن را تشکیل می دهند، چنین وسیله ای به طور گسترده در سیستم های حافظه کامپیوتری استفاده می شود (به زیر مراجعه کنید). مدارهای مکمل یا CMOS از ماسفت ها به عنوان بار استفاده می کنند و زمانی که ماسفت اصلی در حالت غیر فعال است، برق مصرف نمی کنند.

دایره المعارف کولیر. - جامعه باز. 2000 .

ببینید "مدار INTEGRAL" در فرهنگ های دیگر چیست:

یک دستگاه حالت جامد که شامل گروهی از دستگاه ها و اتصالات آنها (اتصالات) است که روی یک صفحه (زیر لایه) ساخته شده است. در I. با. عناصر غیرفعال (خازن ها، مقاومت ها) و عناصر فعال یکپارچه شده اند که عمل آنها بر اساس decomp است. فیزیکی…… دایره المعارف فیزیکی

- (IP، مدار مجتمع, ریز مدار)، یک دستگاه ریز مینیاتوری با تراکم بسته بندی بالا از عناصر (دیود، ترانزیستور، مقاومت، خازن و غیره)، به طور جدایی ناپذیر (ترکیب) ساختاری، تکنولوژیکی ... ... دایره المعارف مدرن

- (مدار مجتمع آی سی، میکرو مدار)، یک وسیله الکترونیکی ریز مینیاتوری که عناصر آن از نظر ساختاری، فنی و الکتریکی به طور جدایی ناپذیری به هم پیوسته اند (ترکیب شده اند). IS به زیر تقسیم می شوند: با توجه به روش ترکیب (ادغام) عناصر در ... فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ

مدار مجتمع- (ITU T Q.1741). موضوعات مخابرات، مفاهیم پایه EN مدار مجتمع ... کتابچه راهنمای مترجم فنی

تغییر مسیرهای "BIS" را در اینجا درخواست کنید. معانی دیگر را نیز ببینید. مدارهای مجتمع مدرن طراحی شده برای نصب روی سطح مدار مجتمع (میکرو) (... ویکی پدیا

- (IP). مدار مجتمع (IC)، ریز مدار، یک دستگاه الکترونیکی ریز مینیاتوری با تراکم بسته بندی بالا از عناصر به هم پیوسته (معمولاً الکتریکی) (دیود، ترانزیستور، مقاومت، خازن و غیره)، ... فرهنگ لغت پلی تکنیک دایره المعارفی بزرگ

- (آی سی، مدار مجتمع، ریزمدار)، وسیله الکترونیکی ریز مینیاتوری که عناصر آن در یک چرخه تکنولوژیکی ساخته می شوند و از نظر ساختاری و الکتریکی به طور ناگسستنی به هم متصل هستند (ترکیب). مدارهای مجتمع به عنوان ... فرهنگ لغت دایره المعارفی

مدارهای مجتمع بزرگ

یکی از مهم ترین راه های بهبود علوم کامپیوترکاربرد گسترده دستاوردهای میکروالکترونیک مدرن در آن است. موفقیت الکترونیک یکپارچه نیمه هادی منجر به ایجاد کلاس جدیدی از محصولات الکترونیکی عملکردی پیچیده - مدارهای مجتمع بزرگ شد که به پایه عنصر اصلی رایانه های نسل چهارم (اواخر دهه 70) تبدیل شد.

در یکی از این طرح ها، با حجم تنها کسری از سانتی متر مکعب، بلوکی قرار می گیرد که کل کابینت را در رایانه های نسل اول اشغال می کند. در نتیجه، افزایش قابل توجهی در عملکرد کامپیوتر حاصل شده است.

اگر در رایانه های نسل سوم سرعت به 20-30 میلیون عملیات در ثانیه برسد، در ماشین های نسل چهارم عملکرد به صدها میلیون عملیات در ثانیه می رسد. بر این اساس میزان حافظه نیز افزایش می یابد. همراه با بهبود دستگاه های حافظه سنتی در دیسک های مغناطیسیو نوارها بدون قطعات متحرک حافظه ایجاد می کنند. مقدار کل حافظه خارجی در ماشین های بزرگ نسل چهارم بیش از 10 14 کاراکتر است که معادل یک کتابخانه متشکل از چندین میلیون جلد حجمی است.

LSI در نتیجه توسعه طبیعی مدارهای مجتمع ایجاد می شود. پیش نیاز ظاهر آنها تسلط صنعت الکترونیکی فناوری مسطح برای ساخت دستگاه های نیمه هادی سیلیکونی است. تازگی اساسی این فناوری در این واقعیت نهفته است که امکان جایگزینی اجزای گسسته معمولی را با اجزای پخش یا لایه نازک فراهم کرده است.

قابلیت اطمینان بالای یک کامپیوتر در فرآیند تولید آن گذاشته شده است. انتقال به یک پایه عنصر جدید - مدارهای مجتمع بسیار بزرگ (VLSI) - به طور چشمگیری تعداد مدارهای مجتمع مورد استفاده و در نتیجه تعداد اتصالات آنها را با یکدیگر کاهش می دهد. چیدمان کامپیوتر و ارائه حالت های عملیاتی مورد نیاز (خنک کننده، حفاظت از گرد و غبار) به خوبی اندیشیده شده است.

تمام کامپیوترهای مدرن بر روی مجتمع (سیستم) مدارهای مجتمع (IC) ساخته شده اند. یک ریز مدار الکترونیکی یکپارچه نامیده می شود که اجزای آن و اتصالات بین آنها در یک چرخه تکنولوژیکی واحد، بر اساس یکپارچه و دارای آب بندی و محافظت مشترک در برابر تأثیرات مکانیکی باشد. هر ریز مدار یک مدار الکترونیکی مینیاتوری است که در لایه‌هایی در یک کریستال نیمه هادی تشکیل شده است: سیلیکون، ژرمانیوم و غیره. مجموعه‌های ریزپردازنده‌ها شامل انواع مختلفی از ریزمدارها هستند، اما همه آنها باید دارای یک نوع اتصال بین مدول بر اساس استاندارد کردن پارامترهای سیگنال تعامل (دامنه، قطبیت، مدت زمان پالس و غیره) باشند. این مجموعه معمولاً مبتنی بر مدارهای مجتمع بزرگ (LSI) و مدارهای مجتمع بسیار بزرگ (VLSI) است. در آینده نزدیک باید منتظر ظهور مدارهای مجتمع فوق العاده بزرگ (ULIS) باشیم. علاوه بر آنها، معمولاً از ریز مدارهایی با درجه یکپارچگی کوچک و متوسط ​​(SIS) استفاده می شود. از نظر عملکردی، ریزمدارها می توانند با یک دستگاه، گره یا بلوک مطابقت داشته باشند، اما هر یک از آنها از ترکیبی از ساده ترین عناصر منطقی تشکیل شده است که عملکردهای تولید، تبدیل، ذخیره سیگنال و غیره را اجرا می کند.

تمام کامپیوترهای مدرن بر روی مجموعه های ریزپردازنده ساخته شده اند که بر اساس مدارهای مجتمع بزرگ (LSI) و بسیار بزرگ (VLSI) هستند. اصل تکنولوژیک توسعه و تولید مدارهای مجتمع بیش از ربع قرن است که کار می کند. این شامل ساخت لایه به لایه قطعات مدارهای الکترونیکی مطابق با چرخه "برنامه - ترسیم - نمودار" است. با توجه به برنامه ها، یک نقاشی از لایه آینده ریز مدار روی لایه مقاوم به نور گرد و غبار اعمال می شود. سپس نقشه اچ شده، ثابت، ثابت و از لایه های جدید جدا می شود.

بر این اساس، یک ساختار حالت جامد فضایی ایجاد می شود. به عنوان مثال، یک VLSI از نوع پنتیوم شامل حدود سه و نیم میلیون ترانزیستور است که در یک ساختار پنج لایه قرار گرفته اند. درجه کوچک سازی، اندازه تراشه آی سی، بهره وری و هزینه فن آوری به طور مستقیم توسط نوع لیتوگرافی تعیین می شود. تا کنون، لیتوگرافی نوری غالب باقی مانده است، یعنی. نقشه های لایه به لایه روی مقاومت نوری ریزمدارها با پرتو نور اعمال شد. در حال حاضر، شرکت های برجسته تولید تراشه، تراشه هایی با ابعاد تقریباً 400-600 میلی متر مربع برای پردازنده ها (به عنوان مثال پنتیوم) و 200-400 میلی متر مربع برای مدارهای حافظه می فروشند. حداقل اندازه توپولوژیکی (ضخامت خط) در این مورد 0.25-0.135 میکرومتر است. برای مقایسه می توانیم مثالی بزنیم. ضخامت موی انسان تقریباً 100 میکرون است. یعنی با چنین وضوحی در ضخامت 100 میکرون باید بیش از دویست خط رسم کرد.

پیشرفت های بیشتر در میکروالکترونیک با لیتوگرافی الکترونیکی (لیزر)، یونی و اشعه ایکس همراه است. این به شما امکان می دهد به اندازه های 0.13 برسید. 0.10 و حتی 0.08 میکرون. به جای هادی های آلومینیومی که قبلاً در ریزمدارها استفاده می شد، اتصالات مسی در همه جا استفاده می شود که امکان افزایش فرکانس کار را فراهم می کند.

چنین تکنولوژی بالاباعث ایجاد یکسری مشکلات می شود. ضخامت میکروسکوپی خطوط، قابل مقایسه با قطر مولکول ها، به خلوص بالای مواد مورد استفاده و رسوب داده شده، استفاده از واحدهای خلاء و دمای عملیاتی کمتر نیاز دارد. در واقع، کافی است کوچکترین ذره گرد و غبار را در ساخت یک ریز مدار به دست آوریم - و به ازدواج تبدیل می شود. بنابراین، کارخانه‌های تولید تراشه‌های جدید، تجهیزات منحصربه‌فردی هستند که در اتاق‌های تمیز کلاس 1 قرار دارند که در آن تراشه‌ها از تجهیزات به تجهیزات در مینی‌اتمسفرهای فوق‌خالص بسته کلاس 1000 منتقل می‌شوند. مینی‌اتمسفر، به‌عنوان مثال، توسط نیتروژن فوق‌خالص یا موارد دیگر ایجاد می‌شود. گاز بی اثر در فشار KG4 Torr.

در حال حاضر، اساس ساخت همه ریز مدارها، فناوری CMOS بوده و باقی مانده است (مدارهای مکمل، به عنوان مثال، اتصالات p و p به اشتراک گذاشته شده در ترانزیستورها با ساختار "فلز-اکسید-نیمه هادی").

با این حال، ظهور LSI باعث ایجاد یک مشکل بسیار جدی شد - "چه چیزی روی بستر قرار دهیم" یا به عبارت دیگر، چگونه دستگاه را روی مدارهایی با چنین تعداد عظیمی از عناصر پیاده سازی کنیم.

اولین و نسبتاً طبیعی راه حل برای این مشکل، ساخت مدارهای به اصطلاح سفارشی بود که هر بار به طور خاص برای استفاده در تجهیزات خاص توسعه می یافتند. در عین حال، طراحی LSI سفارشی یک فرآیند بسیار طولانی و پرزحمت است که از سیستم‌های طراحی پیچیده انسان و ماشین به کمک کامپیوتر استفاده می‌کند. بنابراین، توسعه و ساخت LSI سفارشی تنها در تولید انبوه تجهیزاتی که در آن از این مدارها استفاده می شود، توجیه اقتصادی دارد.

یک جایگزین خوب برای LSI های سفارشی، مجموعه های ریزپردازنده بودند - مجموعه ای از مدارهای مجتمع بزرگ که عملکردهای پیچیده تجهیزات دیجیتال را اجرا می کنند. میکرو کامپیوترها (میکرو کامپیوترها) کاملاً ساده از این "آجرها" ساخته شده اند که پیشرفت استثنایی یافته اند و به طور گسترده در سیستم های کنترل مختلف استفاده می شوند.

ریزپردازنده است دستگاه جهانیقادر به اجرای هر تابع منطقی است. با این حال، اجرای نرم افزار منطق کنترل نسبتا کند است، ریزپردازنده اغلب قادر به ارائه سرعت مورد نیاز نیست. در این راستا، در حال حاضر، LSI های قابل برنامه ریزی با ساختار ماتریسی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند، که در میان آنها جایگاه ویژه ای را آرایه های منطقی قابل برنامه ریزی (PLM) اشغال می کنند - مدارهای مجتمع بزرگ که نظم ساختار یک دستگاه حافظه نیمه هادی (دستگاه حافظه) را با هم ترکیب می کنند. ) با تطبیق پذیری یک ریزپردازنده. PLA دارای مزایای قابل توجهی نسبت به ریزپردازنده در اجرای الگوریتم های کنترل پیچیده است.

به اصطلاح طرح های ماتریسی به طور گسترده به عنوان واحدهای عملکردی LSI جهت اجرای توابع بولی استفاده می شود.

مدار ماتریس شبکه ای از هادی های متعامد است که در تقاطع آنها عناصر نیمه هادی با رسانایی یک طرفه (EOC) - دیودها یا ترانزیستورها - می توانند نصب شوند.

ماتریس های M1 و M2 را در شکل شماره 1 در نظر بگیرید. روش روشن کردن لوله تقویت‌کننده تصویر در تقاطع لاستیک‌های ماتریس M1 به شما امکان می‌دهد هر ترکیبی از متغیرهای ورودی آن را که با یا بدون علامت وارونگی گرفته شده‌اند، در هر یک از خروجی‌های آن پیاده‌سازی کنید.

شکل 1

ماتریکس M2 دارای 4 لاستیک عمودی و 2 تایر افقی است. روش روشن کردن لوله تقویت‌کننده تصویر در تقاطع‌های باس‌های M2 امکان پیاده‌سازی هرگونه تفکیک متغیرهای ورودی آن را در هر یک از خروجی‌های آن ممکن می‌سازد.

اگر این ماتریس ها را همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است به هم وصل کنید، متوجه خواهید شد که هر سیستمی از توابع بولی y1 است. yn متغیرهای آب x1. xn را می توان با یک طرح ماتریس دو سطحی پیاده سازی کرد، که در سطح اول آن ربط های ابتدایی مختلفی تشکیل می شود، و در سطح دوم - تفکیک های ربط های مربوطه (y1…yn).

در نتیجه، ساخت طرح‌هایی با ساختار ماتریسی به تعیین نقاط تقاطع لاستیک‌ها کاهش می‌یابد، جایی که لوله‌های تقویت‌کننده تصویر باید روشن شوند.

شکل 2

با توجه به روش برنامه نویسی، ماتریس ها متمایز می شوند، قابل تنظیم (قابل برنامه ریزی) در کارخانه، توسط کاربر و قابل برنامه ریزی مجدد (به طور مکرر قابل تنظیم).

در ماتریس های نوع اول، اتصال لوله تقویت کننده تصویر با لاستیک ها 1 بار با استفاده از ماسک های مخصوصی که برای متالیزاسیون بخش های خاصی از کریستال LSI استفاده می شود، انجام می شود. هنگامی که LSI ساخته شد، اتصالات حاصل را نمی توان تغییر داد.

ماتریس های نوع دوم بدون پیکربندی و حاوی یک لوله تقویت کننده تصویر در هر نقطه تقاطع تایرهای مصرف کننده عرضه می شوند. تنظیم به حذف (غیرفعال) برخی از لوله های تشدید کننده تصویر غیر ضروری کاهش می یابد. از نظر فیزیکی، فرآیند تنظیم به روش های مختلفی انجام می شود، به عنوان مثال، با عبور دادن یک سری پالس جریان با دامنه کافی از لوله تقویت کننده تصویر مربوطه و از بین بردن فیوز متصل به صورت سری با این لوله تقویت کننده تصویر و اتصال آن به یکی از اتوبوس ها در نقطه تقاطع آنها.

ماتریس های نوع سوم امکان برنامه ریزی مکرر را فراهم می کنند. برنامه ریزی مجدد به صورت الکتریکی پس از پاک کردن محتویات ماتریس ها تحت تأثیر تابش اشعه ماوراء بنفش (گاهی اوقات اشعه ایکس) یا به صورت الکتریکی جداگانه برای هر لوله تقویت کننده تصویر انجام می شود.

همچنین لازم است چند کلمه در مورد ماتریس های به اصطلاح قابل برنامه ریزی بیان شود.

آرایه منطقی قابل برنامه ریزی (PLA) یک واحد عملکردی مبتنی بر فناوری نیمه هادی است و برای پیاده سازی مدارهای منطقی سیستم های دیجیتال طراحی شده است. بسته به سازمان داخلی، ماتریس های منطقی قابل برنامه ریزی را می توان به PLA منطق ترکیبی و PLA حافظه تقسیم کرد.

لازم به ذکر است که سیستم اتوبوس مخصوصی بر روی تراشه LSI PLM در نظر گرفته شده است که امکان اتصال خروجی های ماتریس زیرین را با ورودی های دیگری فراهم می کند. برش تایر و سازماندهی اتصالات لازم بین ورودی و خروجی ماتریس های مختلف در مرحله راه اندازی PLA در کارخانه سازنده انجام می شود.

فقط بیست و پنج سال پیش، آماتورهای رادیویی و متخصصان نسل قدیمی مجبور شدند دستگاه های جدیدی را برای آن زمان مطالعه کنند - ترانزیستورها. رها کردن لوله‌های خلاء که تا این حد به آن عادت کرده بودیم و روی آوردن به «خانواده» شلوغ و در حال رشد دستگاه‌های نیمه‌رسانا آسان نبود.

و اکنون این "خانواده" به طور فزاینده ای در مهندسی رادیو و الکترونیک جای خود را به آخرین نسل دستگاه های نیمه هادی - مدارهای مجتمع که اغلب به اختصار IC می گویند، داده است.

مدار مجتمع چیست؟

مدار مجتمع- این یک واحد الکترونیکی مینیاتوری حاوی ترانزیستورها، دیودها، مقاومت ها و سایر عناصر فعال و غیرفعال در یک محفظه مشترک است که تعداد آنها می تواند به چند ده هزار برسد.

یک ریز مدار می تواند جایگزین کل واحد یک گیرنده رادیویی، یک کامپیوتر الکترونیکی (ECM) و یک ماشین الکترونیکی شود. برای مثال، «مکانیسم» یک ساعت مچی الکترونیکی، تنها یک تراشه بزرگتر است.

مدارهای مجتمع با توجه به هدف عملکردی خود به دو گروه اصلی تقسیم می شوند: ریز مدارهای آنالوگ یا خطی پالس و منطقی یا دیجیتال.

ریزمدارهای آنالوگ برای تقویت، تولید و تبدیل نوسانات الکتریکی فرکانس‌های مختلف، به عنوان مثال، برای گیرنده‌ها، تقویت‌کننده‌ها و ریز مدارهای منطقی برای استفاده در دستگاه‌های اتوماسیون، در دستگاه‌های دارای زمان‌بندی دیجیتال، در رایانه‌ها در نظر گرفته شده‌اند.

این کارگاه به آشنایی با دستگاه، اصل کارکرد و کاربرد احتمالی ساده ترین مدارهای مجتمع آنالوگ و منطقی اختصاص دارد.

روی تراشه آنالوگ

از میان "خانواده" بزرگ آنالوگ، ساده ترین آنها ریزمدارهای دوقلو "K118UN1A (K1US181A) و K118UN1B (K1US181B) هستند که در سری K118 گنجانده شده است.

هر یک از آنها یک تقویت کننده حاوی ... با این حال، بهتر است در مورد الکترونیکی "پر کردن" بعدا صحبت کنیم. در این بین آنها را "جعبه های سیاه" با سرنخ هایی برای اتصال منابع تغذیه، قطعات اضافی، مدارهای ورودی و خروجی به آنها در نظر خواهیم گرفت.

تفاوت بین آنها فقط در افزایش نوسان فرکانس پایین آنها نهفته است: بهره تراشه K118UN1A در فرکانس 12 کیلوهرتز 250 و تراشه K118UN1B 400 است.

در فرکانس‌های بالا، بهره این ریزمدارها یکسان است - حدود 50. بنابراین می‌توان از هر یک از آنها برای تقویت نوسانات فرکانس‌های پایین و بالا و در نتیجه برای آزمایش‌های ما استفاده کرد. ظاهر و علامت نمادین این مدارهای تقویت کننده در نمودار مدار دستگاه ها در شکل نشان داده شده است. 88.

آنها یک جعبه پلاستیکی مستطیلی دارند. در بالای کیس یک برچسب وجود دارد که به عنوان نقطه مرجع برای شماره پین ​​ها عمل می کند. ریز مدارها برای تامین برق از منبع 6.3 ولت DC طراحی شده اند که از طریق ترمینال های 7 (+ Upit) و 14 (— Uپیت).

منبع تغذیه ممکن است یک منبع تغذیه AC تنظیم شده یا یک باتری متشکل از چهار سلول 334 و 343 باشد.

اولین آزمایش با ریزمدار K118UN1A (یا K118UN1B) طبق طرح نشان داده شده در شکل انجام شد. 89. به عنوان برد مدار، از یک صفحه مقوایی به ابعاد تقریبی 50X40 میلی متر استفاده کنید.

پین های ریزتراشه 1, 7, 8 و 14 به منگنه های سیمی که از سوراخ های مقوا عبور می کنند لحیم کنید. همه آنها به عنوان قفسه های نگهدارنده ریز مدار روی برد و براکت های پین 7 عمل می کنند. 14, علاوه بر این، اتصال مخاطبین با باتری گیگابایت1 (یا آداپتور AC).

بین آنها، در هر دو طرف ریز مدار، دو یا سه تماس دیگر را تقویت کنید، که برای جزئیات بیشتر میانی خواهد بود. خازن ها را روی برد نصب کنید C1(نوع K50-6 یا K50-3) و C2(KJAS، BM، MBM)، هدفون را به خروجی ریز مدار متصل کنید در 2.

به ورودی ریز مدار (از طریق خازن) وصل شوید ج1)میکروفون الکترودینامیک در 1از هر نوع یا کپسول تلفن DEM-4m، برق را روشن کنید و با فشار دادن تلفن ها به گوش خود، به آرامی با یک مداد به میکروفون ضربه بزنید. اگر خطای ویرایش وجود نداشته باشد، تلفن ها باید صداهایی شبیه به کلیک بر روی درام را بشنوند.

از یک دوست بخواهید در مقابل میکروفون چیزی بگوید - صدای او را در تلفن خواهید شنید. به جای میکروفون، می توانید یک بلندگوی پخش رادیویی (مشترک) را با ترانسفورماتور منطبق آن به ورودی ریز مدار متصل کنید. تأثیر تقریباً یکسان خواهد بود.

در ادامه آزمایش با یک دستگاه تلفن تک کاره، بین هادی مشترک (منفی) مدار برق و خروجی وصل شوید. 12 خازن الکترولیتی آی سی شمال غربی،در نمودار با خطوط چین نشان داده شده است. در عین حال باید حجم صدای گوشی ها افزایش پیدا کند.

اگر همان خازن در مدار خروجی گنجانده شود، تلفن‌ها حتی بلندتر می‌شوند 5 (در شکل 89 - خازن ج4).اما اگر در همان زمان تقویت کننده برانگیخته شود، باید یک خازن الکترولیتی با ظرفیت 5-10 میکروفاراد بین سیم مشترک و ترمینال 11 وصل شود. ولتاژ اسمی 10 ولت

تجربه دیگر: بین نتیجه گیری روشن کنید 10 و 3 تراشه های سرامیکی یا خازن کاغذبا ظرفیت 5 تا 10 هزار پیکو فاراد. چی شد؟ در تلفن‌ها صدایی بی‌وقفه با تناژ متوسط ​​ظاهر شد. با افزایش ظرفیت این خازن باید تن صدای گوشی ها کاهش یابد و با کاهش آن افزایش یابد. این را بررسی کنید.

و حالا بیایید این "جعبه سیاه" را باز کنیم و "پر کردن" آن را در نظر بگیریم (شکل 90). بله، تقویت کننده دو مرحله ای با اتصال مستقیم بین ترانزیستورهای آن است. ترانزیستورهای سیلیکونی، ساختارها n -R-n. سیگنال فرکانس پایین تولید شده توسط میکروفون (از طریق خازن C1) به ورودی میکرو مدار (پایه 3) تغذیه می شود.

افت ولتاژ ایجاد شده در مقاومت آر6 در مدار امیتر ترانزیستور V2, از طریق مقاومت ها آر4 و آر5 روی پایه ترانزیستور اعمال می شود VI و آن را باز می کند. مقاومت آر1 — بار این ترانزیستور از آن حذف شده است سیگنال تقویت شدهبه پایه ترانزیستور می رود V2 برای تقویت بیشتر

در یک تقویت کننده تجربی، بار ترانزیستور V2 هدفون هایی در مدار جمع کننده او وجود داشت که سیگنال فرکانس پایین را به صدا تبدیل می کرد.

اما بار آن می تواند یک مقاومت باشد آر5 ریز مدارها، اگر نتیجه گیری ها را به هم وصل کنید 10 و 9. در این حالت، تلفن ها باید بین سیم مشترک و نقطه اتصال این نتیجه گیری ها از طریق یک خازن الکترولیتی با ظرفیت چند میکروفاراد (پوشش مثبت به میکرو مدار) متصل شوند.

هنگامی که یک خازن بین سیم مشترک و خروجی وصل می شود 12 حجم صدای تراشه افزایش یافت، چرا؟ چون او در حال شنت کردن یک مقاومت است آر6 ریز مدار، بازخورد منفی جریان متناوب در آن را تضعیف کرد.

هنگامی که خازن دوم را در مدار پایه ترانزیستور قرار دادید، بازخورد منفی حتی ضعیف تر شد V1. و سومین خازن که بین سیم مشترک و خروجی وصل شده است 11, با مقاومت تشکیل شده است آر7 فیلتر جداسازی آی سی برای جلوگیری از تحریک آمپلی فایر.

وقتی خازن بین پایانه ها را روشن می کنید چه اتفاقی می افتد 10 و 5؟ او یک بازخورد مثبت بین خروجی و ورودی تقویت کننده ایجاد کرد که آن را به یک ژنراتور نوسان فرکانس صوتی تبدیل کرد.

بنابراین، همانطور که می بینید، تراشه K118UN1B (یا K118UN1A) یک تقویت کننده است که می تواند فرکانس پایین یا فرکانس بالا باشد، به عنوان مثال، در یک گیرنده. اما همچنین می تواند به مولد نوسانات الکتریکی فرکانس های پایین و بالا تبدیل شود.

تراشه در رادیو

ما پیشنهاد می کنیم این ریزمدار را در مسیر فرکانس بالای گیرنده آزمایش کنیم، به عنوان مثال، طبق مدار نشان داده شده در شکل. 91. مدار ورودی آنتن مغناطیسی چنین گیرنده ای توسط یک سیم پیچ تشکیل می شود L1 و یک خازن متغیر C1. سیگنال فرکانس بالا ایستگاه رادیویی که مدار روی موج آن تنظیم می شود، از طریق سیم پیچ ارتباطی L2 و خازن جداسازی C2به ورودی (خروجی) می رود 3) ریزتراشه ها L1.

از خروجی ریز مدار (خروجی 10, به خروجی متصل است 9) سیگنال تقویت شده از طریق یک خازن تغذیه می شود C4برای آشکارساز، دیود VI و V2 که با توجه به مدار ضرب ولتاژ و سیگنال فرکانس پایین که توسط تلفن به آنها اختصاص داده شده است در 1به صدا تبدیل شده است. گیرنده با باتری تغذیه می شود گیگابایت1, متشکل از چهار عنصر 332، 316 یا پنج باتری D-01.

در بسیاری از گیرنده های ترانزیستوری، تقویت کننده مسیر فرکانس بالا توسط ترانزیستورها و در این یکی - یک ریزمدار تشکیل می شود. این تنها تفاوت آنهاست. با تجربه کارگاه های قبلی امیدوارم بتوانید به طور مستقل سوار و جیچنین گیرنده ای را تنظیم کنید و حتی در صورت تمایل آن را با تقویت کننده LF برای دریافت رادیو با صدای بلند تکمیل کنید.

روی یک تراشه منطقی

بخش جدایی ناپذیر بسیاری از مدارهای مجتمع دیجیتال عنصر منطقی AND-NOT است که نماد آن را در شکل مشاهده می کنید. 92، آ.نماد آن یک "&" است که در داخل یک مستطیل، معمولاً در گوشه سمت چپ بالا قرار می گیرد و جایگزین "و" می شود. زبان انگلیسی. دو یا چند ورودی در سمت چپ، یک خروجی در سمت راست.

یک دایره کوچک، که خط اتصال سیگنال خروجی را آغاز می کند، نمادی از نفی منطقی "NOT" در خروجی ریزمدار است. در زبان فناوری دیجیتال، "NOT" به این معنی است که عنصر AND-NOT یک اینورتر است، یعنی دستگاهی که پارامترهای خروجی آن مخالف پارامترهای ورودی است.

وضعیت الکتریکی و عملکرد یک عنصر منطقی با سطوح سیگنال در ورودی و خروجی آن مشخص می شود. سیگنال یک ولتاژ کوچک (یا صفر) که سطح آن از 0.3 - 0.4 ولت تجاوز نمی کند، پذیرفته می شود (مطابق با سیستم دودوییحساب دیفرانسیل و انتگرال) صفر منطقی (0) را صدا می زنند و سیگنال بیشتر از ولتاژ بالا(در مقایسه با 0 منطقی)، که سطح آن می تواند 2.5 - 3.5 V باشد، یک واحد منطقی است (1).

به عنوان مثال، آنها می گویند: "در خروجی عنصر، منطقی 1." این بدان معنی است که در این لحظهیک سیگنال در خروجی عنصر ظاهر می شود که ولتاژ آن مطابق با سطح منطقی 1 است.

برای اینکه به فناوری و دستگاه عنصر NAND نپردازیم، آن را به عنوان یک "جعبه سیاه" در نظر می گیریم که دارای دو ورودی و یک خروجی برای سیگنال الکتریکی است.

منطق عنصر در این واقعیت نهفته است که وقتی یک O منطقی به یکی از ورودی های آن اعمال می شود و یک منطقی 1 به ورودی دوم، یک سیگنال منطقی 1 در خروجی ظاهر می شود که با اعمال سیگنال های منطقی 1 ناپدید می شود. به هر دو ورودی

برای آزمایش هایی که این ویژگی عنصر را در حافظه ثابت می کند، به رایج ترین ریزمدار K155LAZ، یک ولت متر DC، یک باتری 3336 لیتری تازه و دو مقاومت با مقاومت 1 ... 1.2 کیلو اهم نیاز دارید.

تراشه K155LAZ از چهار عنصر 2I-NOT تشکیل شده است (شکل 92، ب)توسط یک منبع مشترک 5 ولت DC تغذیه می شود، اما هر یک از آنها به عنوان یک دستگاه منطقی مستقل عمل می کنند. عدد 2 در نام ریز مدار نشان می دهد که عناصر آن دارای دو ورودی هستند.

از نظر ظاهر و طراحی، مانند همه ریز مدارهای سری K155، با ریز مدار آنالوگ K118UN1 که قبلاً برای شما آشنا بود، تفاوتی ندارد، فقط قطبیت اتصال منبع تغذیه متفاوت است. بنابراین، تخته مقوایی که قبلا ساخته اید نیز برای آزمایش با این میکرو مدار مناسب است. منبع تغذیه متصل است: +5 ولت - به پایه 7 اینچ — 5 ب - نتیجه گیری 14.

اما این نتایج معمولاً در تصویر شماتیک ریز مدار نشان داده نمی شوند. این با این واقعیت توضیح داده می شود که در نمودارهای مدار عناصری که ریزمدار را تشکیل می دهند به طور جداگانه به تصویر کشیده می شوند، به عنوان مثال، همانطور که در شکل 1. 92، ج. برای آزمایش، می توانید از هر یک از چهار عنصر آن استفاده کنید.

پین های تراشه 1، 7, 8 و 14 قفسه های سیمی را روی یک تخته مقوایی لحیم کنید (مانند شکل 89). یکی از پایه های ورودی هر یک از عناصر آن، به عنوان مثال، یک عنصر با پین 1 — 3, از طریق یک مقاومت با مقاومت 1 ... 1.2 کیلو اهم به خروجی متصل شوید 14, خروجی ورودی دوم مستقیماً با یک هادی مشترک ("زمین شده") مدار قدرت است و یک ولت متر DC را به خروجی المنت وصل می کنیم (شکل 93، آ).

برق را روشن کنید. ولت متر چه چیزی را نشان می دهد؟ ولتاژ تقریباً 3 ولت. این ولتاژ مربوط به سیگنال منطقی 1 در خروجی المنت است. با همین ولت متر، ولتاژ خروجی ورودی اول را اندازه گیری کنید و در اینجا همانطور که می بینید 1 منطقی است. بنابراین وقتی یکی از ورودی های المنت دارای 1 منطقی است و دومی یک 0 منطقی، خروجی یک منطقی 1 خواهد بود.

حال خروجی و ورودی دوم را از طریق یک مقاومت با مقاومت 1 ... 1.2 کیلو اهم با خروجی وصل کنید. 14 و در همان زمان یک بلوز سیم - با یک هادی مشترک، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 93b.

در این حالت، خروجی، مانند آزمایش اول، منطقی 1 خواهد بود. در ادامه، به دنبال فلش ولت متر، جامپر سیم را بردارید تا سیگنالی مطابق با منطق 1 به ورودی دوم اعمال شود.

ولت متر چه چیزی را اندازه می گیرد؟ سیگنال خروجی عنصر به 0 منطقی تبدیل شده است. اینطوری باید باشد! و اگر هر یک از ورودی ها به طور متناوب به یک سیم مشترک بسته شود و در نتیجه تامین 0 منطقی به آن شبیه سازی شود، در این صورت پالس های جریان در خروجی عنصر با همان فرکانس ظاهر می شوند، همانطور که نوسانات سوزن ولت متر نشان می دهد. . آزمایشی آن را بررسی کنید.

خاصیت عنصر AND-NOT برای تغییر حالت خود تحت تأثیر سیگنال های کنترل ورودی به طور گسترده در دستگاه های مختلف محاسباتی دیجیتال استفاده می شود. آماتورهای رادیویی، به ویژه مبتدیان، اغلب از یک عنصر منطقی به عنوان یک اینورتر استفاده می کنند - دستگاهی که سیگنال خروجی آن مخالف سیگنال ورودی است.

آزمایش زیر می تواند این ویژگی یک عنصر را تایید کند. پایانه های هر دو ورودی المنت را به هم وصل کنید و از طریق یک مقاومت با مقاومت 1 ... 1.2 کیلو اهم آنها را به ترمینال وصل کنید. 14 (شکل 93، V).

بنابراین شما به ورودی مشترک عنصر یک سیگنال مربوط به منطق 1 اعمال می کنید که ولتاژ آن را می توان با یک ولت متر اندازه گیری کرد. خروجی این کار چیست؟

سوزن ولت متر متصل به آن کمی از علامت صفر ترازو منحرف شد. بنابراین، در اینجا، همانطور که انتظار می رود، سیگنال با 0 منطقی مطابقت دارد.

سپس، بدون جدا کردن مقاومت از خروجی 14 ریز مدار، چندین بار در یک ردیف ورودی عنصر را به یک هادی مشترک با یک بلوز سیمی ببندید (در شکل 93، Vبا یک خط چین با فلش نشان داده شده است) و در همان زمان سوزن ولت متر را دنبال کنید. بنابراین مطمئن خواهید شد که وقتی ورودی اینورتر منطقی 0 است، خروجی در این زمان منطقی 1 است و برعکس، زمانی که ورودی منطقی 1 است، خروجی 0 منطقی است.

اینورتر اینگونه کار می کند که مخصوصاً توسط آماتورهای رادیویی در دستگاه های ضربه ای که طراحی می کنند استفاده می شود.

نمونه ای از چنین دستگاهی یک مولد پالس است که مطابق مدار نشان داده شده در شکل 1 مونتاژ شده است. 94. می توانید همین الان کارایی آن را بررسی کنید و فقط چند دقیقه روی آن صرف کنید.

خروجی عنصر D1.1 را به ورودی های المنت وصل کنید D1.2 همان ریز مدار خروجی آن با ورودی های المنت است دی جی.3, و خروجی این عنصر (خروجی 8) - با ورودی عنصر D1.1 از طریق یک مقاومت متغیر R1 . برای خروجی عنصر D1.3 (بین خروجی 8 و یک هادی مشترک) هدفون را به هم وصل کنید ب1, یک موازی با عناصر D1.1 و D1.2 خازن الکترولیتی C1.

موتور مقاومت متغیر را در سمت راست (طبق نمودار) قرار دهید و برق را روشن کنید - صدایی را در تلفن ها می شنوید که صدای آن را می توان با یک مقاومت متغیر تغییر داد.

در این آزمایش عناصر D1.1, D1.2 وD1.3, به صورت سری به هم متصل شده اند، مانند ترانزیستورهای یک تقویت کننده سه مرحله ای، آنها یک مولتی ویبراتور را تشکیل می دهند - یک مولد تکانه های الکتریکی مستطیلی شکل.

ریزمدار به لطف خازن و مقاومت به یک ژنراتور تبدیل شد که مدارهای وابسته به فرکانس را بین خروجی و ورودی عناصر ایجاد می کرد. بازخورد. با یک مقاومت متغیر، فرکانس پالس های تولید شده توسط مولتی ویبراتور را می توان به آرامی از حدود 300 هرتز به 10 کیلوهرتز تغییر داد.

چنین دستگاه پالسی چه کاربرد عملی می تواند پیدا کند؟ به عنوان مثال، می تواند به یک زنگ خانه، یک کاوشگر برای بررسی عملکرد آبشارهای گیرنده و تقویت کننده باس، یک ژنراتور برای آموزش گوش دادن به الفبای تلگراف تبدیل شود.

دستگاه اسلات خانگی روی یک تراشه

چنین دستگاهی را می توان به یک ماشین اسلات قرمز یا سبز تبدیل کرد. نمودار چنین دستگاه ضربه ای در شکل نشان داده شده است. 95. در اینجا عناصر است D1.1, D1.2, D1.3 همان (یا همان) تراشه K155LAZ و یک خازن C1یک مولتی ویبراتور مشابه را تشکیل می دهند که پالس های آن ترانزیستورها را کنترل می کنند VI و V2, مطابق طرح با یک امیتر مشترک متصل می شود.

عنصر D1.4 مانند یک اینورتر کار می کند. به لطف او، پالس های مولتی ویبراتور به پایه های ترانزیستورها در آنتی فاز می رسند و آنها را یکی یکی باز می کنند. بنابراین، به عنوان مثال، زمانی که سطح منطق 1 در ورودی اینورتر و سطح منطق 0 در خروجی است، در این لحظات، ترانزیستور در 1باز و لامپ سلام مدار کلکتور آن روشن است و ترانزیستور V2 بسته و لامپ او H2نمی سوزد.

در پالس بعدی، اینورتر حالت خود را معکوس می کند. اکنون ترانزیستور باز می شود V2 و چراغ روشن خواهد شد H2،یک ترانزیستور VI لامپ را روشن کنید اچ1 بیرون خواهند رفت.

اما فرکانس پالس های تولید شده توسط مولتی ویبراتور نسبتاً زیاد است (حداقل 15 کیلوهرتز) و البته لامپ ها نمی توانند به هر پالس پاسخ دهند.

بنابراین، آنها تاریک می درخشند. اما ارزش فشار دادن دکمه S1 را برای اتصال کوتاه خازن با مخاطبین آن دارد C1و در نتیجه تولید مولتی ویبراتور را مختل می کند، زیرا نور یکی از ترانزیستورها بلافاصله به شدت روشن می شود، بر اساس آن در آن لحظه ولتاژی مطابق با منطق 1 وجود خواهد داشت و نور دیگر به طور کامل خاموش می شود.

نمی توان از قبل گفت که کدام یک از لامپ ها پس از فشار دادن دکمه همچنان می سوزد - فقط می توان حدس زد. این معنای بازی است.

دستگاه بازی همراه با باتری (3336L یا سه سلول 343 متصل به صورت سری) را می توان در یک جعبه کوچک، به عنوان مثال، در مورد یک گیرنده "جیب" قرار داد.

لامپ های رشته ای سلام و H2(MH2.5-0.068 یا MH2.5-0.15) زیر سوراخ های دیواره جلویی کیس قرار دهید و آنها را با درپوش یا صفحات شیشه ارگانیک قرمز و سبز ببندید. در اینجا سوئیچ پاور (تغییر سوئیچ TV-1) و کلید دکمه ای را نیز تعمیر کنید §1(نوع P2K یا KM-N) مولتی ویبراتور را متوقف می کند.

ایجاد یک دستگاه اسلات شامل انتخاب دقیق یک مقاومت است آر1. مقاومت آن باید به گونه ای باشد که وقتی مولتی ویبراتور را با دکمه متوقف می کنید اس1 حداقل 80 تا 100 برابر تعداد آتش سوزی هر یک از لامپ ها تقریباً یکسان بود.

ابتدا بررسی کنید که آیا مولتی ویبراتور کار می کند یا خیر. برای انجام این کار، به موازات خازن C1،ه، که ظرفیت آن می تواند 0.1 ... 0.5 میکروفاراد باشد، یک خازن الکترولیتی با ظرفیت 20 ... 30 میکروفاراد و هدفون را به خروجی مولتی ویبراتور متصل کنید - صدایی با صدای کم باید در گوشی ها ظاهر شود.

این صدا نشانه کارکرد مولتی ویبراتور است. سپس خازن الکترولیتی، مقاومت را بردارید آر1 با یک مقاومت پیرایش با مقاومت 1.2 ... 1.3 کیلو اهم و بین پایانه ها جایگزین کنید 8 و 11 عنصر DI.3 و D1.4 ولت متر DC را روشن کنید با تغییر مقاومت مقاومت تنظیم، به موقعیتی دست یابید که ولت متر بین خروجی های این عناصر ریز مدار، ولتاژ صفر را نشان دهد.

تعداد بازیکنان می تواند هر کدام باشد. همه به نوبه خود دکمه توقف مولتی ویبراتور را فشار می دهند. برنده کسی است که با تعداد مساوی حرکت مثلاً بیست دکمه را فشار دهد. بیشتریک بار پس از توقف مولتی ویبراتور رنگ لامپ ها را حدس بزنید.

متأسفانه فرکانس مولتی ویبراتور ساده ترین دستگاه بازی که در اینجا توضیح داده شده است، به دلیل تخلیه باتری تا حدودی تغییر می کند که البته بر احتمال احتراق لامپ های مختلف تأثیر می گذارد، بنابراین بهتر است آن را از یک منبع ولتاژ تثبیت شده تغذیه کنید. از 5 ولت

ادبیات: Borisov V. G. تمرین برای یک رادیو آماتور مبتدی. ویرایش دوم، تجدید نظر شده. و اضافی - M.: DOSAAF, 1984. 144 p., ill. 55 هزار

1 مدارهای مجتمع (IC)

پایه اصلی مکانیک گسسته مدرن، میکروالکترونیک یکپارچه است. انتقال به IC ها روش های ساخت تجهیزات الکترونیکی را به طور قابل توجهی تغییر داده است، زیرا محصولات ریز مدار واحدهای عملکردی کاملی هستند، خواه عناصر منطقی برای انجام عملیات ساده باشند یا پردازنده های کامپیوتری که از هزاران عنصر تشکیل شده اند.

1.اصطلاحات

مطابق با GOST 17021-88 "ریز مدارهای یکپارچه. اصطلاحات و تعاریف".

مدار مجتمع (IC ) - محصول میکروالکترونیکی که عملکرد خاصی از تبدیل و پردازش سیگنال را انجام می دهد و دارای چگالی بسته بندی بالایی از عناصر (یا عناصر و اجزای) و (یا) کریستال های متصل الکتریکی است که از نظر آزمایش، پذیرش، تحویل و الزامات عملیات، به عنوان یک کل واحد در نظر گرفته می شود.

مدار مجتمع نیمه هادی - یک ریزمدار یکپارچه که تمام عناصر و اتصالات بین المان های آن در حجم و روی سطح نیمه هادی ایجاد می شود.

مدار مجتمع فیلم - یک ریز مدار یکپارچه که تمام عناصر و اتصالات آن به صورت فیلم ساخته شده است (یک مورد خاص از آی سی های فیلم، آی سی های لایه ضخیم و لایه نازک هستند).

مدار مجتمع هیبریدی - یک مدار مجتمع که علاوه بر عناصر، اجزا و (یا) کریستال ها را شامل می شود (یک مورد خاص از یک آی سی هیبریدی یک آی سی چند تراشه ای است).

تکنولوژی لایه نازک - مواد اولیه:

بستر - برای ترسیم و ایجاد الگوی یک مدار (شیشه سرامیک، سرامیک)؛

فیلم رسانا - مس، آلومینیوم، طلا؛

مواد مقاوم - فلزات و آلیاژهای آنها، اکسید قلع، دی الکتریک، مخلوط.

فیلم ضخیم - عمدتاً به عنوان تابلوهای سوئیچینگ.

در حال حاضر مدارهای مجتمع 6 درجه یکپارچه وجود دارد (جدول 1).

مدار مجتمع کوچک (MIS) - IS حاوی حداکثر 100 عنصر و (یا) جزء شامل (1..2 درجه).

مدار مجتمع متوسط ​​(SIS ) - آی سی حاوی بیش از 100 تا 1000 عنصر و (یا) جزء برای آی سی های دیجیتال و بیش از 100 تا 500 برای آی سی های آنالوگ (2..3 درجه).

مدار مجتمع بزرگ (LSI) - آی سی حاوی بیش از 1000 عنصر و (یا) جزء برای آی سی های دیجیتال و بیش از 500 برای آی سی های آنالوگ (3..4 درجه).

مدار مجتمع بسیار بزرگ (VLSI) - آی سی حاوی بیش از 100000 المان و (یا) جزء برای آی سی های دیجیتال با ساختار معمولی، بیش از 50000 برای آی سی های دیجیتال با ساختار ساختاری نامنظم و بیش از 10000 برای آی سی های آنالوگ (5..7 درجه).

توجه داشته باشید: آی سی های دیجیتال با ساختار ساختاری منظم شامل مدارهای حافظه و مدارهای مبتنی بر سیگنال های ماتریس پایه، با ساختار نامنظم ساخت مدار محاسباتی هستند.

مدار مجتمع پرسرعت (SSIS ) - آی سی دیجیتال که سرعت عملکرد آن کمتر از 1*10 13 هرتز/سانتی متر مکعب در هر عنصر منطقی نباشد.

سرعت عملکردی به عنوان حاصل ضرب فرکانس عملیاتی یک عنصر منطقی درک می شود که برابر با متقابل مقدار چهار برابر حداکثر میانگین زمان تاخیر انتشار سیگنال به ازای تعداد عناصر منطقی در هر 1 سانتی متر مربع از سطح کریستال است.

3 طبقه بندی مدارهای مجتمع بر اساس سطوح ادغام.

جدول 1 - طبقه بندی IS بر اساس سطوح ادغام

Ste- Level تعداد عناصر و اجزاء در یک تراشه

استامپ یکپارچه- آی سی های دیجیتال آنالوگ

ادغام در MOS- روی ریز مدارهای دوقطبی

ترانزیستورهای واکی تاکی ترانزیستور

1..2 MIS<= 100 <= 100 <= 100

2..3 SIS > 100<= 1000 > 100 <= 500 > 100 <= 500

3..4 BIS > 1000<= 10000 > 500 <= 2000 > 500

4..5 VLSI > 100000 > 50000 > 10000

مدار مجتمع آنالوگ - یک مدار مجتمع طراحی شده برای تبدیل و پردازش سیگنال ها بر اساس قانون یک تابع پیوسته (مورد خاص یک آی سی آنالوگ یک ریزمدار با مشخصه خطی- آی سی خطی).

آی سی دیجیتال - مدار مجتمع طراحی شده برای تبدیل و پردازش سیگنال هایی که مطابق قانون یک تابع گسسته تغییر می کنند (یک مورد خاص از یک آی سی دیجیتال یک ریزمدار منطقی است)

درجه یکپارچگی مدار مجتمع - نشانگر درجه پیچیدگی ریز مدار که با تعداد عناصر و اجزای موجود در آن مشخص می شود.

با فرمول تعیین می شود: k=lgN،

که در آن k ضریبی است که درجه یکپارچگی را تعیین می کند و به نزدیکترین عدد صحیح بالاتر گرد می شود.

N تعداد عناصر و اجزای موجود در مدار مجتمع است.

سری مدارهای مجتمع - مجموعه ای از انواع مدارهای مجتمع که می توانند عملکردهای مختلفی را انجام دهند، دارای طراحی واحد و طراحی تکنولوژیکی هستند و برای استفاده مشترک در نظر گرفته شده اند.

در پایین ترین سطح صفر سلسله مراتب سازنده EVA از هر نوع و هدفی، آی سی هایی وجود دارند که عملکردهای منطقی، کمکی، ویژه و همچنین عملکردهای حافظه را انجام می دهند. در حال حاضر، صنعت تعداد زیادی مدار مجتمع تولید می کند که می توان آنها را بر اساس تعدادی معیار طبقه بندی کرد.

2 طبقه بندی ریزمدارها و نمادها

بسته به تکنولوژی ساختآی سی ها به 4 نوع تقسیم می شوند: نیمه هادی. فیلم; ترکیبی؛ ترکیب شده

عناصر مدار الکتریکی آی سی های نیمه هادی در حجم یا روی سطح یک ماده نیمه هادی (زیر لایه) تشکیل می شوند. تشکیل عناصر فعال و غیرفعال با وارد کردن غلظت ناخالصی ها با تعداد صفحات تک بلوری به روشی خاص.

شکل 1 - طبقه بندی مدارهای مجتمع

در آی سی های هیبریدی، قسمت غیرفعال به صورت فیلم هایی که روی سطح یک ماده دی الکتریک (زیر لایه) رسوب می کنند ساخته می شود و عناصر فعال که طراحی مستقلی دارند به سطح زیرلایه متصل می شوند.

بسته به روش های اتصال عناصر فعال بدون بسته بندی، آی سی های فعال دارای لیدهای انعطاف پذیر و سفت و سخت هستند.

انواع آی سی های نیمه هادی، آی سی های ترکیبی هستند.

در آی سی های ترکیبی، عناصر فعال در داخل زیرلایه نیمه هادی ساخته می شوند و قسمت غیرفعال به صورت لایه های فلزی روی سطح آن است.

بر اساس عملکرد IS را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

1) دیجیتال؛ 2) آنالوگ

آی سی های دیجیتال در رایانه های دیجیتال، دستگاه های اتوماسیون گسسته و غیره استفاده می شوند. اینها شامل مدارهای ریزپردازنده، مدارهای حافظه و آی سی هایی هستند که عملکردهای منطقی را انجام می دهند.

آی سی های خطی و خطی پالس در آنالوگ استفاده می شوند کامپیوترهاو در دستگاه های تبدیل اطلاعات.

اینها شامل تقویت کننده های عملیاتی مختلف، مقایسه کننده ها و مدارهای دیگر است.

اساس طبقه بندی دیجیتالریز مدارها بر اساس سه علامت هستند:

1) نمای اجزای مدار منطقی که عملیات منطقی روی متغیرهای ورودی انجام می شود.

2) روشی برای اتصال دستگاه های نیمه هادی به یک مدار منطقی.

3) نوع اتصال بین مدارهای منطقی.

با توجه به این ویژگی ها، آی سی های منطقی را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:

1) مدارهایی با اتصالات مستقیم بر روی ساختارهای MOS - NSTLM (MOS - فلز - اکسید - نیمه هادی یا MIS فلز-دی الکتریک - نیمه هادی).

2) مدارهایی با اتصالات مقاومت - خازنی - RTL. RETL - مدارهایی که منطق ورودی آنها در مدارهای مقاومت انجام می شود. RETL و RTL منسوخ شده اند و در پیشرفت های جدید استفاده نمی شوند.

3) مدارهایی که منطق ورودی آنها روی دیودها انجام می شود - DTL.

4 مدار که منطق ورودی آنها توسط یک ترانزیستور چند امیتر - TTL انجام می شود.

5) مدارهایی با امیترهای جفت شده - ESL یا PTTL - منطق روی کلیدهای جریان.

6) منطق یکپارچه تزریق IIL یا I 2 L - بر اساس آن، ریز مدارهایی با درجه بالایی از ادغام با سرعت بالا و مصرف انرژی کم ایجاد می شود.

7) مدارهای مبتنی بر گنجاندن مشترک یک جفت ترانزیستور با کانال هایی با انواع مختلف رسانایی، به اصطلاح ساختارهای مکمل. (ساختارهای CMOS).

در نماد IS، طراحی و طراحی تکنولوژیک با عدد نشان داده شده است:

1،5،6،7 - نیمه هادی؛ 2،4،8 - هیبرید؛

3 نفر دیگر - (فیلم، خلاء و غیره).

با توجه به ماهیت عملکرد عملکردها در REA، آی سی ها به زیر گروه ها (به عنوان مثال، ژنراتورها، تقویت کننده ها و غیره) و انواع (به عنوان مثال، مبدل های فرکانس، فازها، ولتاژها) تقسیم می شوند، زیر گروه با حروف مربوطه نشان داده می شود. ، (به عنوان مثال، ژنراتور GS (G) سیگنال های هارمونیک (C)، مجموعه ND (H) دیودها (D))

4 بسته چیپ

GOST 17467-88 شامل اصطلاحات مربوط به طراحی IC است.

بدن بدن - بخشی از بدن بدون نتیجه گیری.

موقعیت خروجی - یکی از چندین موقعیت با فاصله یکسان پایانه ها در خروجی بدنه محفظه، که در یک دایره یا در یک ردیف قرار دارد، که ممکن است توسط یک پایانه اشغال شود یا نباشد. هر موقعیت خروجی با یک شماره سریال نشان داده می شود.

هواپیمای نصب - هواپیمایی که IS روی آن نصب شده است.

اولین مدارهای مجتمع

تقدیم به پنجاهمین سالگرد تاریخ رسمی

ب.مالاشویچ

در 12 سپتامبر 1958، جک کیلبی، یکی از کارکنان تگزاس اینسترومنتز (TI) سه وسیله عجیب را به مدیریت نشان داد - دستگاه‌هایی که با موم زنبور عسل روی یک بستر شیشه‌ای از دو تکه سیلیکون به ابعاد 11.1 × 1.6 میلی‌متر چسبانده شده بودند (شکل 1). اینها طرح بندی های سه بعدی بودند - نمونه های اولیه یک مدار مجتمع (IC) ژنراتور که امکان ساخت تمام عناصر مدار را بر اساس یک ماده نیمه هادی واحد اثبات می کند. این تاریخ در تاریخ الکترونیک به عنوان روز تولد مدارهای مجتمع جشن گرفته می شود. اما آیا این است؟

برنج. 1. مدل اولین IS توسط J. Kilby. عکس از http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1958-Miniaturized.html

تا پایان دهه 1950، فناوری مونتاژ تجهیزات الکترونیکی رادیویی(REA) از عناصر گسسته قابلیت های خود را به پایان رسانده است. جهان به حادترین بحران REA رسید، اقدامات اساسی لازم بود. در آن زمان، فناوری های یکپارچه برای تولید دستگاه های نیمه هادی و تخته های سرامیکی لایه ضخیم و لایه نازک قبلاً به صورت صنعتی در ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی تسلط یافته بودند، یعنی پیش نیازهای غلبه بر این بحران با ایجاد چند عنصری فراهم شده بود. محصولات استاندارد - مدارهای مجتمع.

مدارهای مجتمع (میکرو مدارها، آی سی ها) شامل لوازم برقیبا پیچیدگی های متفاوت، که در آن همه عناصر از یک نوع به طور همزمان در یک چرخه تکنولوژیکی واحد تولید می شوند، به عنوان مثال. توسط فناوری یکپارچه برخلاف تخته های مدار چاپی (که در آن همه هادی های اتصال به طور همزمان در یک سیکل با استفاده از فناوری یکپارچه ساخته می شوند)، مقاومت ها، خازن ها و (در آی سی های نیمه هادی) دیودها و ترانزیستورها به طور مشابه در آی سی ها تشکیل می شوند. علاوه بر این، بسیاری از آی سی ها به طور همزمان تولید می شوند، از ده ها تا هزاران.

آی سی ها توسط صنعت به شکل سری ساخته و تولید می شوند که تعدادی ریزمدار با اهداف کاربردی مختلف را ترکیب می کند و برای استفاده مشترک در تجهیزات الکترونیکی در نظر گرفته شده است. آی سی های سری دارای طراحی استاندارد و یک سیستم یکپارچه از مشخصات الکتریکی و سایر مشخصات هستند. آی سی ها توسط سازنده به عنوان محصولات تجاری مستقل که سیستم خاصی از الزامات استاندارد را برآورده می کنند به مصرف کنندگان مختلف عرضه می کنند. آی سی ها به عنوان محصولات غیر قابل تعمیر طبقه بندی می شوند، در هنگام تعمیر تجهیزات الکترونیکی، آی سی های خراب تعویض می شوند.

دو گروه اصلی مدارهای مجتمع وجود دارد: هیبریدی و نیمه هادی.

در آی سی های هیبریدی (HIC)، تمام رساناها و عناصر غیرفعال بر روی سطح یک بستر ریز مدار (معمولاً از سرامیک) با استفاده از فناوری یکپارچه تشکیل می شوند. عناصر فعال به شکل دیودهای بدون بسته، ترانزیستورها و بلورهای آی سی نیمه هادی به صورت جداگانه، دستی یا خودکار بر روی بستر نصب می شوند.

در آی سی های نیمه هادی، عناصر اتصال، غیرفعال و فعال در یک چرخه تکنولوژیک واحد بر روی سطح یک ماده نیمه هادی (معمولاً سیلیکون) با نفوذ جزئی به حجم آن با روش های انتشار تشکیل می شوند. در عین حال، بسته به پیچیدگی دستگاه و اندازه کریستال و ویفر آن، از چند ده تا چند هزار آی سی بر روی یک ویفر نیمه هادی ساخته می شود. این صنعت آی سی های نیمه هادی را در بسته بندی های استاندارد، به صورت تراشه های جداگانه یا به صورت ویفرهای تقسیم نشده تولید می کند.

پدیده دنیای آی سی های هیبریدی (GIS) و نیمه هادی ها به روش های مختلفی رخ داده است. GIS محصول توسعه تکاملی میکرو ماژول ها و فناوری تخته سرامیکی است. بنابراین، آنها به طور نامحسوس ظاهر شدند، هیچ تاریخ تولد پذیرفته شده ای از GIS و یک نویسنده به طور کلی شناخته شده وجود ندارد. آی سی های نیمه هادی نتیجه طبیعی و اجتناب ناپذیر توسعه فناوری نیمه هادی بودند، اما این امر مستلزم تولید ایده های جدید و ایجاد فناوری های جدیدی بود که تاریخ تولد و نویسندگان خاص خود را دارند. اولین آی سی های هیبریدی و نیمه هادی تقریباً به طور همزمان و مستقل از یکدیگر در اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده ظاهر شدند.

اولین آی سی هیبریدی

آی سی های هیبریدی شامل آی سی هایی هستند که تولید آنها ترکیبی از یک فناوری یکپارچه برای ساخت عناصر غیرفعال با یک فناوری جداگانه (دستی یا خودکار) برای نصب و نصب عناصر فعال است.

در اواخر دهه 1940، شرکت Centralab در ایالات متحده اصول اولیه را برای ساخت بردهای مدار چاپی مبتنی بر سرامیک با لایه ضخیم ایجاد کرد که سپس توسط شرکت های دیگر توسعه یافت. این مبتنی بر فناوری های ساخت بردهای مدار چاپی و خازن های سرامیکی بود. از تخته های مدار چاپی، آنها یک فناوری یکپارچه برای شکل گیری توپولوژی هادی های اتصال - چاپ روی صفحه ابریشم را گرفتند. از خازن ها - مواد بستر (سرامیک، اغلب سیتال)، و همچنین مواد خمیری و فناوری حرارتی تثبیت آنها بر روی بستر.

و در اوایل دهه 1950، RCA فناوری لایه نازک را اختراع کرد: با اسپری کردن مواد مختلف در خلاء و قرار دادن آنها از طریق یک ماسک روی بسترهای ویژه، آنها یاد گرفتند که چگونه به طور همزمان تعداد زیادی فیلم مینیاتوری اتصال دهنده هادی، مقاومت ها و خازن ها را روی یک بستر سرامیکی تولید کنند.

در مقایسه با فناوری لایه ضخیم، فناوری لایه نازک امکان ساخت دقیق‌تر عناصر توپولوژی کوچک‌تر را فراهم می‌کرد، اما به تجهیزات پیچیده‌تر و گران‌تری نیاز داشت. دستگاه هایی که بر روی تخته های سرامیکی با استفاده از فناوری لایه ضخیم یا لایه نازک تولید می شوند، مدارهای ترکیبی نامیده می شوند. مدارهای هیبریدی به عنوان اجزای تولید خود تولید می شدند، طراحی، ابعاد و هدف عملکردی آنها برای هر سازنده متفاوت بود، آنها وارد بازار آزاد نشدند و بنابراین کمتر شناخته شده هستند.

مدارهای هیبریدی نیز به میکرو ماژول ها حمله کردند. در ابتدا، آنها از عناصر مینیاتوری منفعل و فعال گسسته، همراه با سیم کشی چاپی سنتی استفاده کردند. فناوری مونتاژ پیچیده بود و سهم زیادی از کار دستی داشت. بنابراین، میکرو ماژول ها بسیار گران بودند، استفاده از آنها محدود به تجهیزات داخل هواپیما بود. سپس از روسری های سرامیکی مینیاتوری با لایه ضخیم استفاده شد. در ادامه، فناوری لایه ضخیم شروع به تولید مقاومت کرد. اما دیودها و ترانزیستورها همچنان به صورت مجزا و بسته بندی جداگانه استفاده می شدند.

میکرو ماژول در لحظه ای که از ترانزیستورها و دیودهای بدون بسته در آن استفاده شد و ساختار در یک محفظه مشترک آب بندی شد، به یک مدار مجتمع ترکیبی تبدیل شد. این امر باعث شد تا فرآیند مونتاژ آنها به طور قابل توجهی خودکار شود ، قیمت ها به شدت کاهش یابد و دامنه کاربرد گسترش یابد. با توجه به روش تشکیل عناصر غیرفعال، GIS لایه ضخیم و لایه نازک متمایز می شوند.

اولین GIS در اتحاد جماهیر شوروی

اولین GIS (ماژول های نوع "Kvant" که بعداً سری IS 116 نامگذاری شد) در اتحاد جماهیر شوروی در سال 1963 در NIIRE (بعدها NPO Leninets، لنینگراد) توسعه یافت و در همان سال کارخانه آزمایشی آن تولید انبوه خود را آغاز کرد. در این GIS، آی سی های نیمه هادی "R12-2" که در سال 1962 توسط کارخانه دستگاه های نیمه هادی ریگا توسعه یافت، به عنوان عناصر فعال استفاده شد. به دلیل تفکیک ناپذیری تاریخچه های ایجاد این آی سی ها و ویژگی های آنها، آنها را با هم در قسمت P12-2 بررسی خواهیم کرد.

بدون شک، ماژول های Kvant اولین در جهان GIS با یکپارچگی دو سطحی بودند - به عنوان عناصر فعال، نه از ترانزیستورهای بدون قاب گسسته، بلکه از آی سی های نیمه هادی استفاده کردند. این احتمال وجود دارد که آنها اولین GIS در جهان باشند - محصولات چند عنصری کامل از نظر ساختاری و عملکردی که به عنوان محصولات تجاری مستقل در اختیار مصرف کننده قرار گرفته اند. اولین محصولات مشابه خارجی که توسط نویسنده شناسایی شده است، ماژول های IBM SLT هستند که در زیر توضیح داده شده است، اما آنها در سال بعد، 1964 معرفی شدند.

اولین GIS در ایالات متحده آمریکا

ظهور GIS فیلم ضخیم به عنوان اصلی پایه عنصرکامپیوتر جدید IBM System /360، اولین بار توسط IBM در سال 1964 معرفی شد. به نظر می رسد که این اولین استفاده از GIS در خارج از اتحاد جماهیر شوروی بود، نویسنده نتوانسته نمونه های قبلی را بیابد.

آی سی های نیمه هادی سری "Micrologic" توسط Fairchild و "SN-51" توسط TI (در زیر در مورد آنها صحبت خواهیم کرد) که در آن زمان در محافل متخصصان شناخته شده بودند هنوز برای استفاده تجاری بسیار نادر و گران قیمت بودند. ساخت یک کامپیوتر مرکزی بنابراین، شرکت IBM، با در نظر گرفتن طراحی یک میکرو ماژول مسطح، مجموعه‌ای از GIS با لایه ضخیم خود را توسعه داد که تحت نام عمومی (برخلاف "micromodules") - "SLT-modules" (فناوری منطق جامد -) اعلام شد. فناوری منطق جامد معمولاً کلمه "جامد" به روسی به عنوان "جامد" ترجمه می شود که کاملاً غیرمنطقی است. در واقع ، اصطلاح "SLT-modules" توسط IBM به عنوان مخالف با اصطلاح "micromodule" معرفی شده است و باید تفاوت آنها را منعکس کند. اما هر دو ماژول "جامد" هستند، یعنی این ترجمه نیست. کلمه "جامد" معانی دیگری دارد - "جامد"، "کل"، که با موفقیت بر تفاوت بین "SLT-modules" و "micromodules" - SLT-modules تاکید می کند. تقسیم ناپذیر، غیر قابل تعمیر، یعنی "کل" هستند. بنابراین ما از ترجمه غیر استاندارد به روسی استفاده کردیم: فناوری منطق جامد - فناوری منطق جامد).

ماژول SLT یک میکرو صفحه سرامیکی با لایه ضخیم مربعی نیم اینچی با پین های عمودی فشرده بود. هادی ها و مقاومت های اتصال با چاپ سیلک (طبق طرح دستگاه اجرا شده) روی سطح آن اعمال شد و ترانزیستورهای بدون بسته نصب شدند. خازن ها در صورت لزوم در کنار ماژول SLT روی برد دستگاه نصب می شدند. با ماژول های خارجی تقریباً یکسان (میکرو ماژول ها تا حدودی بالاتر هستند، شکل 2.)، ماژول های SLT با تراکم بالاتر عناصر، مصرف انرژی کم، سرعت بالا و قابلیت اطمینان بالا با میکرو ماژول های تخت تفاوت دارند. علاوه بر این، خودکارسازی فناوری SLT نسبتاً آسان بود، بنابراین می‌توان آن‌ها را در مقادیر زیاد با هزینه‌ای کم برای استفاده در تجهیزات تجاری تولید کرد. این دقیقا همان چیزی است که IBM به آن نیاز داشت. این شرکت یک کارخانه خودکار در East Fishkill نزدیک نیویورک برای تولید ماژول‌های SLT ساخت که آنها را در میلیون‌ها نسخه تولید کرد.

برنج. 2. میکرو ماژول اتحاد جماهیر شوروی و ماژول SLT f. IBM. عکس STL از http://infolab.stanford.edu/pub/voy/museum/pictures/display/3-1.htm

پس از IBM، GIS توسط شرکت های دیگری تولید شد که GIS برای آنها یک محصول تجاری شد. طراحی معمولی میکرو ماژول‌های تخت و ماژول‌های SLT از شرکت IBM به یکی از استانداردهای آی‌سی هیبریدی تبدیل شده است.

اولین آی سی های نیمه هادی

در پایان دهه 1950، صنعت برای تولید قطعات الکترونیکی ارزان موقعیت خوبی داشت. اما اگر ترانزیستورها یا دیودها از ژرمانیوم و سیلیکون ساخته می شدند، پس مقاومت ها و خازن ها از مواد دیگر ساخته می شدند. سپس بسیاری بر این باور بودند که هنگام ایجاد مدارهای هیبریدی، هیچ مشکلی در مونتاژ این عناصر، ساخته شده به طور جداگانه، وجود نخواهد داشت. و اگر امکان ساخت تمام عناصر با اندازه و شکل استاندارد وجود داشته باشد و در نتیجه فرآیند مونتاژ را به طور خودکار انجام داد، هزینه تجهیزات به طور قابل توجهی کاهش می یابد. بر اساس چنین استدلالی، حامیان فناوری ترکیبی آن را به عنوان یک جهت کلی در توسعه میکروالکترونیک در نظر گرفتند.

اما همه این نظر را نداشتند. واقعیت این است که ترانزیستورهای mesa، و به ویژه ترانزیستورهای مسطح، که قبلاً در آن دوره ایجاد شده بودند، برای پردازش دسته ای سازگار شدند، که در آن تعدادی از عملیات برای ساخت بسیاری از ترانزیستورها در یک صفحه زیرلایه به طور همزمان انجام شد. به این معنا که بسیاری از ترانزیستورها به طور همزمان روی یک ویفر نیمه هادی ساخته شدند. سپس صفحه را به ترانزیستورهای جداگانه برش دادند که در موارد جداگانه قرار گرفتند. و سپس سازنده سخت افزار ترانزیستورها را روی یک برد مدار چاپی ترکیب کرد. افرادی بودند که این رویکرد را مضحک می دانستند - چرا ترانزیستورها را جدا کنید و دوباره آنها را ترکیب کنید. آیا می توان بلافاصله آنها را روی ویفر نیمه هادی ترکیب کرد؟ در عین حال از شر چندین عملیات پیچیده و پرهزینه خلاص شوید! این افراد آی سی های نیمه هادی را اختراع کردند.

ایده بسیار ساده و کاملا واضح است. اما، همانطور که اغلب اتفاق می افتد، تنها پس از اینکه کسی برای اولین بار آن را اعلام کرد و آن را ثابت کرد. دقیقاً ثابت شده است، فقط اغلب اعلام کنید، همانطور که در این مورد، کافی نیست. ایده IC در اوایل سال 1952، قبل از ظهور روش های دسته ای برای ساخت دستگاه های نیمه هادی، اعلام شد. در کنفرانس سالانه قطعات الکترونیکی که در واشنگتن برگزار شد، دفتر رادار سلطنتی بریتانیا در مالورن، جفری دامر گزارشی در مورد قابلیت اطمینان قطعات تجهیزات راداری ارائه کرد. وی در این گزارش سخنی نبوی بیان کرد: با ظهور ترانزیستور و کار در زمینه فناوری نیمه هادی، به طور کلی می توان تجهیزات الکترونیکی را به شکل یک بلوک جامد تصور کرد که حاوی سیم های اتصال نیست. بلوک ممکن است از لایه هایی از مواد عایق، رسانا، یکسو کننده و تقویت کننده تشکیل شده باشد که در آن قسمت های خاصی به گونه ای بریده شده اند که بتوانند به طور مستقیم عمل کنند. توابع الکتریکی” . اما این پیش بینی مورد توجه متخصصان قرار نگرفت. آنها آن را تنها پس از ظهور اولین آی سی های نیمه هادی به یاد آوردند، یعنی پس از اثبات عملی یک ایده طولانی مدت اعلام شده. کسی باید اولین کسی باشد که ایده یک آی سی نیمه هادی را دوباره فرموله کرده و اجرا کند.

همانطور که در مورد ترانزیستور، سازندگان IC نیمه هادی به طور کلی پذیرفته شده اند، پیشینیان کم و بیش موفقی داشتند. تلاشی برای اجرای ایده او در سال 1956 توسط خود دامر انجام شد، اما شکست خورد. در سال 1953، هارویک جانسون از RCA حق امتیاز یک نوسان ساز تک تراشه را دریافت کرد و در سال 1958، همراه با تورکل والمارک، مفهوم "دستگاه یکپارچه نیمه هادی" را اعلام کرد. در سال 1956، راس، کارمند آزمایشگاه بل، مدار شمارنده باینری را بر اساس ساختارهای n-p-n-pدر تک کریستال در سال 1957، یاسورو تارو از شرکت ژاپنی MITI حق اختراع را برای ترکیب ترانزیستورهای مختلف در یک تراشه دریافت کرد. اما همه اینها و سایر پیشرفت های مشابه ماهیت خصوصی داشتند، به تولید نرسیدند و مبنایی برای توسعه الکترونیک یکپارچه نشدند. تنها سه پروژه به توسعه IP در تولید صنعتی کمک کردند.

جک کیلبی از تگزاس اینسترومنتز (TI)، رابرت نویس از فیرچایلد (هر دو از ایالات متحده آمریکا) و یوری والنتینوویچ اوسوکین از دفتر طراحی کارخانه دستگاه های نیمه هادی ریگا (اتحادیه شوروی) خوش شانس بودند. آمریکایی ها مدل های آزمایشی مدارهای مجتمع را ایجاد کردند: J. Kilby - مدلی از IC ژنراتور (1958)، و سپس یک ماشه میان ترانزیستور (1961)، R. Noyce - یک ماشه فناوری مسطح (1961) و Yu. Osokin. - آی سی منطقی "2NOT-OR" در آلمان که بلافاصله وارد تولید سریال شد (1962). این شرکت ها تقریباً به طور همزمان در سال 1962 تولید سریال های آی سی را آغاز کردند.

اولین آی سی های نیمه هادی در ایالات متحده آمریکا

آی پی جک کیلبی. سری IS” SN-51"

در سال 1958، J. Kilby (پیشگام در استفاده از ترانزیستور در سمعک) به Texas Instruments نقل مکان کرد. کیلبی تازه وارد، به عنوان یک مهندس مدار، "پرتاب شد" تا با ایجاد جایگزینی برای میکرو ماژول ها، پر کردن میکرو ماژول راکت ها را بهبود بخشد. گزینه مونتاژ بلوک از قطعات استاندارد شکل، شبیه به مونتاژ مدل های اسباب بازی از فیگورهای LEGO، در نظر گرفته شد. اما کیلبی مجذوب چیز دیگری بود. اثر "نگاه تازه" نقش تعیین کننده ای داشت: اولاً ، او بلافاصله اظهار داشت که میکرو ماژول ها یک بن بست هستند و ثانیاً با تحسین ساختارهای mesa ، به این نتیجه رسید که مدار باید (و می تواند) از یک ماده اجرا شود. - یک نیمه هادی کیلبی از ایده دامر و عدم اجرای آن در سال 1956 آگاه بود و پس از تجزیه و تحلیل، دلیل شکست را درک کرد و راهی برای غلبه بر آن یافت. " شایستگی من این است که با پذیرش این ایده، آن را به واقعیت تبدیل کردم.جی. کیلبی بعداً در سخنرانی نوبل خود گفت.

او که هنوز حق مرخصی را به دست نیاورده بود، در حالی که همه در حال استراحت بودند، بدون دخالت در آزمایشگاه کار می کرد. در 24 جولای 1958، کیلبی مفهومی را در یک مجله آزمایشگاهی به نام ایده یکپارچه تدوین کرد. ماهیت آن این بود که ". .. عناصر مدار مانند مقاومت ها، خازن ها، خازن های توزیع شده و ترانزیستورها را می توان در یک تراشه ادغام کرد - مشروط بر اینکه از یک ماده ساخته شده باشند ... در طراحی مدار فلیپ فلاپ، تمام عناصر باید از سیلیکون ساخته شوند. و مقاومت ها از مقاومت حجمی سیلیکونی استفاده می کنند و خازن ها - ظرفیت اتصالات p-n” . "ایده یکپارچه" با نگرش تحقیرآمیز کنایه آمیز مدیریت تگزاس اینسترومنتز مواجه شد که خواستار اثبات امکان ساخت ترانزیستورها، مقاومت ها و خازن ها از یک نیمه هادی و عملکرد مدار مونتاژ شده از چنین عناصری شدند.

در سپتامبر 1958، کیلبی ایده خود را تحقق بخشید - او یک ژنراتور از دو قطعه ژرمانیوم به اندازه 11.1 x 1.6 میلی متر ساخت، که با موم زنبور عسل روی یک بستر شیشه ای چسبانده شده بود، حاوی دو نوع ناحیه انتشار (شکل 1). او از این نواحی و کنتاکت های موجود برای ایجاد یک مدار ژنراتور استفاده کرد و المان ها را با سیم های نازک طلایی به قطر 100 میکرون با جوشکاری ترموفشاری به هم وصل کرد. از یک ناحیه، یک مزترانزیستور، از ناحیه دیگر، یک زنجیره RC ایجاد شد. سه ژنراتور مونتاژ شده به مدیریت شرکت نشان داده شد. هنگامی که برق وصل شد، آنها در فرکانس 1.3 مگاهرتز کار می کردند. در 12 سپتامبر 1958 اتفاق افتاد. یک هفته بعد، کیلبی یک تقویت کننده به روش مشابه ساخت. اما اینها هنوز ساختارهای یکپارچه نبودند، آنها طرح های سه بعدی آی سی های نیمه هادی بودند که ایده ساخت همه عناصر مدار از یک ماده - یک نیمه هادی را اثبات می کرد.

برنج. 3. ماشه 502 J. Kilby را تایپ کنید. عکس از http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1958-Miniaturized.html

اولین مدار یکپارچه واقعی کیلبی که در یک تکه ژرمانیوم یکپارچه ساخته شد، آی سی ماشه آزمایشی نوع 502 بود (شکل 3). هم از مقاومت حجیم ژرمانیوم و هم از ظرفیت اتصال p-n استفاده کرد. ارائه آن در مارس 1959 انجام شد. تعداد کمی از این آی سی ها در آزمایشگاه ساخته شده و در دایره ای باریک به قیمت 450 دلار به فروش می رسید. آی سی حاوی شش عنصر بود: چهار ترانزیستور mesa و دو مقاومت که روی یک ویفر سیلیکونی با قطر 1 سانتی متر قرار داده شده بودند. اما آی سی کیلبی یک اشکال جدی داشت - ترانزیستورهای مزا، که به شکل ستون های "فعال" میکروسکوپی، در بالای آن قرار داشتند. بقیه، بخش "منفعل" کریستال. اتصال ستون‌های مسا به یکدیگر در کیلبی IS با جوشاندن سیم‌های طلای نازک انجام شد - "فناوری مویی" که مورد نفرت همه بود. مشخص شد که با چنین اتصالات، یک میکرو مدار با مقدار زیادعناصر را ایجاد نکنید - شبکه سیم شکسته یا دوباره بسته می شود. بله، و ژرمانیوم در آن زمان قبلاً به عنوان ماده ای غیر امیدبخش در نظر گرفته می شد. پیشرفت اتفاق نیفتاد.

در این زمان، فناوری سیلیکون مسطح در Fairchild توسعه یافته بود. با توجه به همه اینها، تگزاس اینسترومنتز مجبور بود همه کارهایی را که کیلبی انجام داده بود کنار بگذارد و بدون کیلبی به توسعه یک سری آی سی مبتنی بر فناوری سیلیکون مسطح ادامه دهد. در اکتبر 1961، این شرکت ساخت یک سری آی سی از نوع SN-51 را اعلام کرد و از سال 1962 تولید و عرضه انبوه آنها را به نفع وزارت دفاع ایالات متحده و ناسا آغاز کرد.

آی پی توسط رابرت نویس. سری IS”میکرولوژیک”

در سال 1957، به دلایلی، W. Shockley، مخترع ترانزیستور اتصال، گروهی متشکل از هشت مهندس جوان را ترک کرد که می خواستند ایده های خود را پیاده کنند. "هشت خائن"، همانطور که شاکلی آنها را نامید، به رهبری R. Noyce و G. Moore، Fairchild Semiconductor ("کودک زیبا") را تأسیس کردند. این شرکت توسط رابرت نویس اداره می شد، او در آن زمان 23 سال داشت.

در پایان سال 1958، فیزیکدان D. Horney که در Fairchild Semiconductor کار می کرد، یک فناوری مسطح برای ساخت ترانزیستورها توسعه داد. و کورت لهووک، فیزیکدان متولد چک، که در Sprague Electric کار می کرد، تکنیکی را برای استفاده از اتصال معکوس n - p برای جداسازی الکتریکی اجزا ایجاد کرد. در سال 1959، رابرت نویس که در مورد طرح آی سی کیلبی شنیده بود، تصمیم گرفت تا با ترکیب فرآیندهای پیشنهادی هورنی و لهووک، یک مدار مجتمع بسازد. و به جای "فناوری مودار" اتصالات، Noyce رسوب انتخابی یک لایه نازک از فلز را بر روی ساختارهای نیمه هادی عایق شده با دی اکسید سیلیکون با اتصال به مخاطبین عناصر از طریق سوراخ های باقی مانده در لایه عایق پیشنهاد کرد. این امکان را فراهم می کند که عناصر فعال را در بدنه یک نیمه هادی "غوطه ور" کرده و آنها را با اکسید سیلیکون عایق کرده و سپس این عناصر را با قطعات آلومینیومی یا طلایی که با استفاده از فرآیندهای فوتولیتوگرافی، متالیزاسیون و اچ در آخرین مرحله ایجاد می شوند، متصل شوند. تولید محصول بنابراین، یک گزینه واقعا "یکپارچه" برای ترکیب اجزا در یک مدار واحد به دست آمد و فناوری جدید "مسطح" نامیده شد. اما ابتدا باید این ایده آزمایش می شد.

برنج. 4. ماشه آزمایشی R. Noyce. عکس از http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html

برنج. 5. عکس آی سی میکرولوژیک در مجله لایف. عکس از http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html

در آگوست 1959، R. Noyce به Joey Last دستور داد تا یک نوع IC را بر اساس فناوری مسطح کار کند. ابتدا مانند کیلبی روی چندین کریستال سیلیکونی یک طرح ماشه درست کردند که روی آن 4 ترانزیستور و 5 مقاومت ساخته شد. سپس، در 26 می 1960، اولین ماشه تک تراشه ساخته شد. برای جداسازی عناصر موجود در آن با سمت معکوسویفر سیلیکونی با شیارهای عمیق پر از رزین اپوکسی اچ شده بود. در 27 سپتامبر 1960، نسخه سوم ماشه ساخته شد (شکل 4)، که در آن عناصر توسط یک اتصال p - n متصل به عقب جدا شدند.

تا آن زمان، Fairchild Semiconductor فقط با ترانزیستورها سر و کار داشت؛ هیچ مهندس مداری برای ایجاد آی سی های نیمه هادی نداشت. بنابراین، رابرت نورمن از Sperry Gyroscope به عنوان طراح مدارها دعوت شد. نورمن با منطق مقاومت ترانزیستور آشنا بود، که شرکت به پیشنهاد او، آن را به عنوان مبنایی برای سری آی سی Micrologic آینده خود انتخاب کرد، که اولین کاربرد خود را در تجهیزات موشکی Minuteman پیدا کرد. در مارس 1961، فیرچایلد اولین آی سی آزمایشی این سری (یک فلیپ فلاپ F حاوی شش عنصر: چهار ترانزیستور دوقطبی و دو مقاومت روی صفحه 1 سانتی متری) را با انتشار عکس خود (شکل 5) در صفحه اعلام کرد. مجله زندگی(به تاریخ 10 مارس 1961). 5 آی سی دیگر در ماه اکتبر معرفی شد. و از ابتدای سال 1962، Fairchild تولید انبوه آی سی ها و عرضه آنها را نیز در راستای منافع وزارت دفاع ایالات متحده و ناسا راه اندازی کرد.

کیلبی و نویس مجبور بودند به انتقادات زیادی در مورد نوآوری های خود گوش دهند. اعتقاد بر این بود که بازده عملی مدارهای مجتمع مناسب بسیار کم خواهد بود. واضح است که باید کمتر از ترانزیستورها باشد (زیرا حاوی چندین ترانزیستور است) که در آن زمان بیشتر از 15٪ نبود. ثانیا، بسیاری بر این باور بودند که مدارهای مجتمع از مواد نامناسب استفاده می کنند، زیرا در آن زمان مقاومت ها و خازن ها از نیمه هادی ها ساخته نمی شدند. ثالثاً، بسیاری نمی توانند ایده غیر قابل تعمیر IP را بپذیرند. به نظر آنها کفرآمیز به نظر می رسید که محصولی را دور بریزند که تنها یکی از عناصر متعدد در آن شکست خورده باشد. زمانی که مدارهای مجتمع با موفقیت در برنامه های نظامی و فضایی ایالات متحده مورد استفاده قرار گرفتند، همه تردیدها به تدریج کنار گذاشته شد.

یکی از بنیانگذاران Fairchild Semiconductor، G. Moore، قانون اساسی توسعه میکروالکترونیک سیلیکونی را تدوین کرد که بر اساس آن تعداد ترانزیستورها در یک تراشه مدار مجتمع هر سال دو برابر می شد. این قانون که "قانون مور" نامیده می شود، در 15 سال اول (شروع در سال 1959) نسبتاً خوب عمل کرد و سپس این دو برابر شدن در حدود یک سال و نیم اتفاق افتاد.

علاوه بر این، صنعت IP در ایالات متحده شروع به توسعه با سرعتی سریع کرد. در ایالات متحده، یک روند بهمن مانند ظهور شرکت هایی که منحصراً "زیر سطح" بودند آغاز شد و گاهی اوقات به حدی می رسید که هفته ای دوازده شرکت ثبت می شد. در تعقیب کهنه سربازان (شرکت های W. Shockley و R. Noyce)، و همچنین به لطف مشوق های مالیاتی و خدمات ارائه شده توسط دانشگاه استنفورد، "تازه واردان" عمدتاً در دره سانتا کلارا (کالیفرنیا) جمع شدند. بنابراین، جای تعجب نیست که در سال 1971، با دست سبک روزنامه نگاری که نوآوری های فنی را رواج می دهد، دان هوفلر، تصویر عاشقانه-تکنولوژیکی «سیلیکون ولی» وارد چرخه شد که برای همیشه مترادف با مکه فناوری نیمه هادی شد. انقلاب به هر حال، در آن منطقه واقعاً دره ای وجود دارد که قبلاً به خاطر باغ های متعدد زردآلو، گیلاس و آلوچه اش معروف بود، که قبل از ظهور شاکلی در آن نامی متفاوت و دلپذیرتر داشت - دره دلخوشی، اکنون، متأسفانه، تقریباً فراموش شده.

در سال 1962، تولید انبوه مدارهای مجتمع در ایالات متحده آغاز شد، اگرچه حجم تحویل آنها به مشتریان تنها چند هزار نفر بود. قوی ترین محرک برای توسعه ابزارسازی و صنایع الکترونیک بر اساس جدید، موشک و فناوری فضایی بود. ایالات متحده در آن زمان موشک‌های بالستیک قاره‌پیما قدرتمند مشابه موشک‌های شوروی را نداشت و برای افزایش بار، مجبور شد از طریق معرفی سامانه‌های کنترلی، به سمت حداکثر کاهش جرم حامل، از جمله سامانه‌های کنترلی برود. آخرین پیشرفت های فناوری الکترونیک شرکت‌های Texas Instrument و Fairchild Semiconductor قراردادهای بزرگی را برای توسعه و ساخت مدارهای مجتمع با وزارت دفاع ایالات متحده و ناسا امضا کرده‌اند.

اولین آی سی های نیمه هادی در اتحاد جماهیر شوروی

در پایان دهه 1950، صنعت شوروی به دیودها و ترانزیستورهای نیمه هادی به قدری نیاز داشت که اقدامات جدی لازم بود. در سال 1959، کارخانه های تولید دستگاه های نیمه هادی در الکساندروف، بریانسک، ورونژ، ریگا و غیره تأسیس شد. در ژانویه 1961، کمیته مرکزی CPSU و شورای وزیران اتحاد جماهیر شوروی، فرمان دیگری را "در مورد توسعه صنعت نیمه هادی" تصویب کردند. که زمینه ساخت کارخانه ها و موسسات تحقیقاتی را در کیف، مینسک، ایروان، نالچیک و سایر شهرها فراهم کرد.

ما به یکی از کارخانه های جدید علاقه مند خواهیم شد - کارخانه نیمه هادی ریگا فوق الذکر (RZPP، نام خود را چندین بار تغییر داد، برای سادگی، ما از معروف ترین، عامل و اکنون استفاده می کنیم). به عنوان سکوی پرتاب کارخانه جدید ساختمان آموزشکده فنی تعاونی در حال ساخت به مساحت 5300 متر مربع در اختیار کارخانه جدید قرار گرفت و همزمان ساخت ساختمان ویژه آغاز شد. تا فوریه 1960، 32 سرویس، 11 آزمایشگاه و تولید آزمایشی در کارخانه ایجاد شده بود، که در آوریل برای آماده سازی برای تولید اولین ابزار آغاز شد. این کارخانه قبلاً 350 نفر را استخدام می کرد که 260 نفر از آنها برای تحصیل در مؤسسه تحقیقاتی مسکو-35 (بعدها مؤسسه تحقیقاتی پالسار) و کارخانه لنینگراد سوتلانا در طول سال فرستاده شدند. و در پایان سال 1960 تعداد کارکنان به 1900 نفر رسید. در ابتدا خطوط فناورانه در سالن ورزشی بازسازی شده ساختمان آموزشکده فنی تعاونی و آزمایشگاه های دفتر طراحی آزمایشی در کلاس های درس سابق مستقر شدند. اولین دستگاه ها (ترانزیستورهای آلیاژی انتشار و تبدیل ژرمانیوم P-401، P-403، P-601 و P-602 توسعه یافته توسط NII-35) 9 ماه پس از امضای سفارش ایجاد آن توسط کارخانه تولید شد. مارس 1960. و تا پایان جولای اولین هزار ترانزیستور P-401 را تولید کرد. سپس به بسیاری از ترانزیستورها و دیودهای دیگر در تولید تسلط یافت. در ژوئن 1961، ساخت یک ساختمان ویژه به پایان رسید که در آن تولید انبوه دستگاه های نیمه هادی آغاز شد.

از سال 1961، کارخانه کار مستقل فنی و توسعه، از جمله مکانیزاسیون و اتوماسیون تولید ترانزیستور بر اساس فوتولیتوگرافی را آغاز کرد. برای این، اولین تکرار کننده عکس داخلی (فتومهر) توسعه یافت - نصبی برای چاپ عکس ترکیبی و تماسی (توسعه یافته توسط A.S. Gotman). شرکت های وزارت صنایع رادیویی، از جمله KB-1 (بعدها NPO Almaz، مسکو) و NIIRE، کمک بزرگی در تأمین مالی و ساخت تجهیزات منحصر به فرد ارائه کردند. سپس فعال ترین توسعه دهندگان تجهیزات رادیویی با اندازه کوچک، بدون داشتن پایه نیمه هادی تکنولوژیکی خود، به دنبال راه هایی برای تعامل خلاقانه با کارخانه های نیمه هادی تازه ایجاد شده بودند.

در RZPP، کار فعالی برای خودکارسازی تولید ترانزیستورهای ژرمانیوم از انواع P401 و P403 بر اساس خط تولید Ausma ایجاد شده توسط کارخانه انجام شد. طراح ارشد آن (GK) A.S. گاتمن پیشنهاد کرد که مسیرهای حامل جریان بر روی سطح ژرمانیوم از الکترودهای ترانزیستور تا حاشیه کریستال ایجاد شود تا بتوان سرنخ های ترانزیستور را به راحتی جوش داد. اما مهمتر از همه، این تراک ها می توانند به عنوان پایانه های خارجی ترانزیستور زمانی که بدون بسته بندی روی بردها مونتاژ می شوند (حاوی عناصر اتصال و غیرفعال) استفاده می شوند، آنها را مستقیماً به پدهای تماس مربوطه لحیم می کنند (در واقع فناوری ایجاد IC های هیبریدی). پیشنهاد شد). روش پیشنهادی، که در آن مسیرهای حامل جریان کریستال، همانطور که بود، پدهای تماس تخته را می بوسید، نام اصلی - "فناوری بوسیدن" را دریافت کرد. اما به دلیل تعدادی از مشکلات تکنولوژیکی که در آن زمان غیر قابل حل بودند، که عمدتاً مربوط به مشکلات دقت به دست آوردن تماس ها بر روی برد مدار چاپی بود، امکان اجرای عملی "تکنولوژی بوسیدن" وجود نداشت. چند سال بعد، ایده مشابهی در ایالات متحده آمریکا و اتحاد جماهیر شوروی به اجرا درآمد و کاربرد گسترده ای در به اصطلاح "سرنخ های توپ" و در فناوری "تراشه روی برد" یافت.

با این وجود، شرکت‌های سخت‌افزاری که با RZPP همکاری می‌کنند، از جمله NIIRE، به «فناوری بوسیدن» امیدوار بودند و برای استفاده از آن برنامه‌ریزی کردند. در بهار سال 1962، زمانی که مشخص شد اجرای آن برای مدت نامعلومی به تعویق افتاده است، مهندس ارشد NIIRE V.I. اسمیرنوف از مدیر RZPP S.A. برگمن برای یافتن راه دیگری برای پیاده سازی مدار چند عنصری از نوع 2NOT-OR، جهانی برای ساخت دستگاه های دیجیتال.

برنج. 7. مدار معادل IS R12-2 (1LB021). برگرفته از دفترچه IP از سال 1965

اولین IS و GIS توسط یوری اوسوکین. مدار جامد R12-2(سری آی سی 102 و 116 )

مدیر RZPP این کار را به مهندس جوانی به نام یوری والنتینوویچ اوسوکین سپرد. ما یک بخش متشکل از یک آزمایشگاه فناوری، یک آزمایشگاه برای توسعه و ساخت ماسک های عکس، یک آزمایشگاه اندازه گیری و یک خط تولید آزمایشی تشکیل دادیم. در آن زمان، فناوری ساخت دیودها و ترانزیستورهای ژرمانیوم به RZPP تحویل داده شد و به عنوان پایه ای برای توسعه جدید در نظر گرفته شد. و قبلاً در پاییز سال 1962 ، اولین نمونه های اولیه مدار جامد ژرمانیوم 2NE-OR به دست آمد (از آنجایی که اصطلاح IP در آن زمان وجود نداشت ، به احترام امور آن روزها ، نام "مدار جامد" را حفظ خواهیم کرد. - TS)، که نام کارخانه "P12-2" را دریافت کرد. یک کتابچه تبلیغاتی از سال 1965 در P12-2 حفظ شده است (شکل 6)، اطلاعات و تصاویری که از آنها استفاده خواهیم کرد. TS R12-2 حاوی دو ترانزیستور p - n - p ژرمانیوم (ترانزیستورهای اصلاح شده از انواع P401 و P403) با بار کلی به شکل یک مقاومت ژرمانیومی نوع p توزیع شده بود (شکل 7).

برنج. 8. ساختار IS R12-2. برگرفته از دفترچه IP از سال 1965

برنج. 9. ترسیم ابعادی وسیله نقلیه R12-2. برگرفته از دفترچه IP از سال 1965

سرنخ های بیرونی با جوشکاری ترمو فشرده بین نواحی ژرمانیوم ساختار TC و طلای سیم های سربی تشکیل می شوند. این امر عملکرد پایدار مدارها را تحت تأثیرات خارجی در شرایط مناطق استوایی و مه دریا تضمین می کند، که به ویژه برای کار در مبادلات تلفن خودکار شبه الکترونیکی دریایی تولید شده توسط کارخانه VEF ریگا، که همچنین به این توسعه علاقه مند است، مهم است.

از نظر ساختاری، TS R12-2 (و R12-5 بعدی) به شکل یک "قرص" (شکل 9) از یک فنجان فلزی گرد با قطر 3 میلی متر و ارتفاع 0.8 میلی متر ساخته شد. یک کریستال TS در آن قرار داده شد و با یک ترکیب پلیمری پر شد، که از آن انتهای کوتاه بیرونی سرب های ساخته شده از سیم طلای نرم با قطر 50 میکرومتر که به کریستال جوش داده شده بود، خارج شد. وزن P12-2 از 25 میلی گرم تجاوز نکرد. در این طرح، RH ها در برابر رطوبت نسبی 80 درصد در دمای محیط 40 درجه سانتی گراد و در برابر چرخه دما از 60- تا 60 درجه سانتی گراد مقاوم بودند.

تا پایان سال 1962، تولید آزمایشی RZPP حدود 5 هزار وسیله نقلیه R12-2 تولید کرد و در سال 1963 چندین ده هزار دستگاه از آنها ساخته شد. بنابراین، سال 1962 سال تولد صنعت میکروالکترونیک در ایالات متحده آمریکا و اتحاد جماهیر شوروی بود.

برنج. 10. گروه های TC R12-2

برنج. 11. مشخصات الکتریکی اصلی R12-2

فناوری نیمه هادی در آن زمان در مراحل اولیه خود بود و هنوز تکرارپذیری دقیق پارامترها را تضمین نمی کرد. بنابراین، دستگاه‌های قابل اجرا در گروه‌هایی از پارامترها طبقه‌بندی شدند (این اغلب در زمان ما انجام می‌شود). ساکنان ریگا نیز همین کار را کردند و 8 نوع TS R12-2 را نصب کردند (شکل 10). تمام مشخصات الکتریکی و سایر مشخصات برای همه درجه بندی ها یکسان است (شکل 11).

تولید TS R12-2 همزمان با تحقیق و توسعه "سختی" آغاز شد که در سال 1964 به پایان رسید (GK Yu.V. Osokin). در چارچوب این کار، یک فناوری گروهی بهبود یافته برای تولید سریال TC های ژرمانیوم بر اساس فوتولیتوگرافی و رسوب گالوانیکی آلیاژها از طریق یک ماسک نوری توسعه داده شد. راه حل های فنی اصلی آن به عنوان اختراع Osokin Yu.V ثبت شده است. و میخالوویچ دی.ال. (A.S. شماره 36845). چندین مقاله توسط Yu.V. Osokina با همکاری متخصصان KB-1 I.V. هیچی، G.G. اسمولکو و یو.ای. Naumov با شرحی از طراحی و ویژگی های وسیله نقلیه R12-2 (و وسیله نقلیه بعدی R12-5).

طراحی P12-2 برای همه خوب بود، به جز یک چیز - مصرف کنندگان نمی دانستند چگونه از چنین محصولات کوچکی با نازک ترین نتایج استفاده کنند. شرکت های سخت افزار، به عنوان یک قاعده، نه فناوری و نه تجهیزات لازم برای این کار را داشتند. در تمام مدت انتشار R12-2 و R12-5، استفاده از آنها توسط NIIRE، کارخانه رادیویی Zhiguli وزارت صنعت رادیو، VEF، NIIP (از سال 1978 NPO Radiopribor) و چند شرکت دیگر تسلط یافت. با درک این مشکل، توسعه دهندگان TS به همراه NIIRE بلافاصله به سطح دوم طراحی فکر کردند که در همان زمان تراکم چیدمان تجهیزات را افزایش داد.

برنج. 12. ماژول 4 وسیله نقلیه R12-2

در سال 1963، در چارچوب R&D "Kvant" (GK A.N. Pelipenko، با مشارکت E.M. Lyakhovich)، طراحی ماژول در NIIRE توسعه یافت که در آن چهار TS R12-2 با هم ترکیب شدند (شکل 12). از دو تا چهار TC R12-2 (در یک مورد) روی یک میکروبرد ساخته شده از فایبرگلاس نازک قرار داده شد که با هم یک واحد عملکردی خاص را اجرا می کنند. تا 17 لید روی برد فشار داده شد (تعداد برای یک ماژول خاص متفاوت است) به طول 4 میلی متر. میکروپلیت در یک فنجان فلزی مهر شده به اندازه 21.6 × 10 قرار داده شد. 6.6 میلی متر و عمق 3.1 میلی متر و با یک ترکیب پلیمری پر شده است. نتیجه ترکیبی است مدار مجتمع(GIS) با آب بندی مضاعف عناصر. و همانطور که گفتیم اولین GIS در جهان با یکپارچگی دو سطحی و شاید اولین GIS به طور کلی بود. هشت نوع ماژول با نام رایج "کوانتوم" توسعه یافتند که عملکردهای منطقی مختلفی را انجام می دادند. به عنوان بخشی از چنین ماژول هایی، وسایل نقلیه R12-2 تحت تأثیر شتاب های ثابت تا 150 گرم و بارهای ارتعاشی در محدوده فرکانس 5-2000 هرتز با شتاب تا 15 گرم باقی ماندند.

ماژول های Kvant ابتدا با تولید آزمایشی NIIRE تولید شدند و سپس به کارخانه رادیویی Zhiguli در وزارت صنعت رادیو اتحاد جماهیر شوروی منتقل شدند که آنها را برای مصرف کنندگان مختلف از جمله کارخانه VEF عرضه می کرد.

ماژول های TS R12-2 و Kvant بر اساس آنها به خوبی خود را ثابت کرده اند و به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند. در سال 1968 استانداردی منتشر شد که یک سیستم واحد از نامگذاری مدارهای مجتمع را در کشور ایجاد کرد و در سال 1969 - مشخصات عمومی برای آی سی های نیمه هادی (NP0.073.004TU) و هیبریدی (NP0.073.003TU) با سیستم یکپارچهالزامات. مطابق با این الزامات، دفتر مرکزی برای کاربرد مدارهای مجتمع (TsBPIMS، بعداً دفتر طراحی مرکزی دیتون، Zelenograd) در 6 فوریه 1969 شرایط فنی جدید را برای TS ShT3.369.001-1TU تصویب کرد. در همان زمان، عبارت "مدار مجتمع" سری 102 برای اولین بار در نام محصول ظاهر شد. در واقع یک آی سی بود که بر اساس ولتاژ خروجی و ظرفیت بار به چهار گروه طبقه بندی شده بود.

برنج. 13. آی سی سری 116 و 117

و در 19 سپتامبر 1970، مشخصات فنی AB0.308.014TU برای ماژول های Kvant که نام IS از سری 116 را دریافت کردند، در TsBPIMS تایید شد (شکل 13). این سری شامل نه آی سی بود: 1KhL161، 1KhL162 و 1KhL163 - مدارهای دیجیتال چند منظوره. 1LE161 و 1LE162 - دو و چهار عنصر منطقی 2NOT-OR. 1TP161 و 1TP1162 - یک و دو ماشه. 1UP161 - تقویت کننده قدرت، و همچنین 1LP161 - عنصر منطقی "ممنوعیت" برای 4 ورودی و 4 خروجی. هر یک از این آی‌سی‌ها از چهار تا هفت نسخه داشتند که از نظر ولتاژ سیگنال خروجی و ظرفیت بار متفاوت بودند، در مجموع 58 رتبه بندی آی سی وجود داشت. اعدام ها با یک حرف بعد از قسمت دیجیتالی نام IS، به عنوان مثال، 1ХЛ161Ж مشخص می شدند. در آینده، دامنه ماژول ها گسترش یافت. آی سی های سری 116 در واقع ترکیبی بودند، اما به درخواست RZPP آنها را به عنوان نیمه هادی برچسب گذاری کردند ( رقم اول در نام "1" است، هیبریدها باید "2" داشته باشند).

در سال 1972، با تصمیم مشترک وزارت صنایع الکترونیک و وزارت صنایع رادیویی، تولید ماژول ها از کارخانه رادیو Zhiguli به RZPP منتقل شد. این امر نیاز به انتقال آی سی های سری 102 در مسافت های طولانی را از بین برد، بنابراین نیازی به کپسوله کردن قالب هر آی سی وجود نداشت. در نتیجه، طراحی آی سی های هر دو سری 102 و 116 ساده شد: نیازی به بسته بندی آی سی های سری 102 در یک فنجان فلزی پر از ترکیب نبود. آی سی های بسته بندی نشده سری 102 در یک کانتینر تکنولوژیک برای مونتاژ آی سی های سری 116 به فروشگاه همسایه تحویل داده شد، مستقیماً روی میکروبرد آنها نصب شد و در جعبه ماژول مهر و موم شد.

در اواسط دهه 1970، استاندارد جدیدی برای سیستم نمادگذاری IP منتشر شد. پس از آن، برای مثال، IS 1LB021V نام 102LB1V را دریافت کرد.

دومین IS و GIS یوری اوسوکین. مدار جامد R12-5(سری آی سی 103 و 117 )

در آغاز سال 1963، در نتیجه کار جدی روی توسعه ترانزیستورهای فرکانس بالا n - p - n، تیم Yu.V. Osokina تجربه زیادی با لایه‌های p در ویفر n-germanium اصلی انباشته است. این و در دسترس بودن تمام اجزای تکنولوژیکی لازم به اوسوکین در سال 1963 اجازه داد تا شروع به توسعه فناوری و طراحی جدید برای نسخه سریعتر TS کند. در سال 1964، به دستور NIIRE، توسعه R12-5 TS و ماژول های مبتنی بر آن به پایان رسید. طبق نتایج آن، در سال 1965، تحقیق و توسعه پالانگا افتتاح شد (GK Yu.V. Osokin، معاون او - D.L. Mikhalovich، در سال 1966 تکمیل شد). ماژول های مبتنی بر P12-5 در چارچوب همان R&D "Kvant" به عنوان ماژول های مبتنی بر P12-2 توسعه یافتند. همزمان با مشخصات فنی سری 102 و 116، مشخصات فنی ShT3.369.002-2TU برای آی سی های سری 103 (R12-5) و AV0.308.016TU برای آی سی های سری 117 (ماژول های مبتنی بر آی سی های سری 103) بود. تایید شده. نامگذاری انواع و درجه بندی استاندارد TS R12-2، ماژول های روی آنها و سری IS 102 و 116 به ترتیب با نامگذاری TS R12-5 و سری IS 103 و 117 یکسان بود. آنها فقط در سرعت و فناوری ساخت تراشه آی سی تفاوت داشتند. زمان تاخیر انتشار معمولی سری 117 55 ns در مقابل 200 ns برای سری 116 بود.

از نظر ساختاری، R12-5 TS یک ساختار نیمه هادی چهار لایه بود (شکل 14)، که در آن بسترهای نوع n و ساطع کننده های نوع p + به یک گذرگاه زمین مشترک متصل شدند. راه حل های فنی اصلی برای ساخت R12-5 TS به عنوان اختراع Osokin Yu.V.، Mikhalovich D.L. Kaidalova Zh.A. و Akmensa Ya.P. (A.S. شماره 248847). در ساخت ساختار چهار لایه TS R12-5، یک دانش مهم، تشکیل یک لایه p نوع n در صفحه ژرمانیوم اصلی بود. این امر با انتشار روی در یک آمپول کوارتز مهر و موم شده به دست آمد، جایی که صفحات در دمای حدود 900 درجه سانتیگراد قرار دارند و روی در انتهای دیگر آمپول در دمای حدود 500 درجه سانتیگراد قرار دارد. تشکیل ساختار TS در لایه p ایجاد شده مشابه TS P12-2 است. فناوری جدید امکان دور شدن از شکل پیچیده کریستال TC را فراهم کرد. ویفرهای با P12-5 نیز از پشت به ضخامت حدود 150 میکرومتر با حفظ بخشی از ویفر اصلی آسیاب شدند، سپس آنها را به تراشه‌های IC مستطیلی جداگانه خط خطی کردند.

برنج. 14. ساختار کریستالی TS P12-5 از شماره AS 248847. 1 و 2 - زمین، 3 و 4 - ورودی، 5 - خروجی، 6 - قدرت

پس از اولین نتایج مثبت در ساخت خودروهای آزمایشی R12-5، به دستور KB-1، مزون-2 R & D با هدف ایجاد وسایل نقلیه با چهار R12-5 افتتاح شد. در سال 1965، نمونه های عملیاتی در یک محفظه مسطح سرامیکی-فلزی به دست آمد. اما تولید P12-5 مشکل بود، عمدتاً به دلیل دشواری تشکیل یک لایه p دوپ شده با روی روی ویفر اصلی n-Ge. معلوم شد که ساخت این کریستال کار فشرده ای دارد، درصد بازدهی پایین است و هزینه TS بالا است. به همین دلایل، R12-5 TS در حجم های کوچک تولید شد و نمی توانست R12-2 کندتر، اما از نظر تکنولوژیکی پیشرفته تر را جابجا کند. و R&D "Mezon-2" به هیچ وجه ادامه نداد، از جمله به دلیل مشکلات اتصال.

در آن زمان، مؤسسه تحقیقاتی Pulsar و NIIME در حال کار بر روی یک جبهه گسترده برای توسعه فناوری سیلیکون مسطح بودند که دارای تعدادی مزیت نسبت به ژرمانیوم است، که اصلی‌ترین آنها محدوده دمای عملیاتی بالاتر (+150 درجه سانتیگراد برای سیلیکون و +) است. 70 درجه سانتیگراد برای سیلیکون) ژرمانیوم) و وجود یک لایه محافظ طبیعی SiO 2 در سیلیکون. و تخصص RZPP به ایجاد آی سی های آنالوگ تغییر جهت داد. بنابراین متخصصان RZPP توسعه فناوری ژرمانیوم برای تولید آی سی را نامناسب دانستند. با این حال، در تولید ترانزیستورها و دیودها، ژرمانیوم برای مدتی از موقعیت خود دست نکشید. در بخش Yu.V. Osokin، پس از سال 1966، RZPP ترانزیستورهای مایکروویو کم سر و صدای مسطح ژرمانیومی GT329، GT341، GT 383 و غیره را توسعه و تولید کرد. ساخت آنها جایزه دولتی اتحاد جماهیر شوروی لتونی را دریافت کرد.

کاربرد

برنج. 15. واحد حسابی روی ماژول های مدار جامد. عکس از جزوه TS مورخ 1965

برنج. 16. ابعاد مقایسه ای دستگاه کنترل خودکار مبادله تلفن ساخته شده بر روی رله و وسیله نقلیه. عکس از جزوه TS مورخ 1965

مشتریان و اولین مصرف کنندگان R12-2 TS و ماژول ها سازندگان سیستم های خاصی بودند: کامپیوتر Gnom (شکل 15) برای سیستم هواپیمای داخلی Kupol (NIIRE, GK Lyakhovich E.M.) و مبادلات تلفن اتوماتیک دریایی و غیرنظامی (کارخانه). VEF، GK Misulovin L.Ya.). فعالانه در تمام مراحل ایجاد خودروهای R12-2، R12-5 و ماژول های روی آنها و KB-1 شرکت کرد، متولی اصلی این همکاری از KB-1 N.A. بارکانوف. آنها در تامین مالی، ساخت تجهیزات، تحقیقات TS و ماژول ها در حالت ها و شرایط عملیاتی مختلف کمک کردند.

TS R12-2 و ماژول های "کوانتوم" بر اساس آن اولین ریز مدارهای موجود در کشور بودند. بله، و در جهان آنها جزو اولین ها بودند - فقط در ایالات متحده آمریکا آنها شروع به تولید اولین آی سی های نیمه هادی خود از Texas Instruments و Fairchild Semiconductor کردند و در سال 1964 IBM شروع به تولید IC های هیبریدی با لایه ضخیم برای رایانه های خود کرد. در کشورهای دیگر هنوز به IP فکر نشده است. بنابراین، مدارهای مجتمع یک کنجکاوی برای عموم بود، اثربخشی کاربرد آنها تأثیر قابل توجهی ایجاد کرد و در تبلیغات بازی کرد. در کتابچه باقی مانده در مورد وسیله نقلیه R12-2 از سال 1965 (بر اساس برنامه های کاربردی واقعی) آمده است: استفاده از مدارهای جامد R12-2 در دستگاه‌های محاسباتی روی برد، کاهش وزن و ابعاد این دستگاه‌ها را به میزان 10 تا 20، کاهش مصرف برق و افزایش قابلیت اطمینان عملیاتی ممکن می‌سازد. ... استفاده از مدارهای جامد R12-2 در سیستم های کنترل و سوئیچینگ مسیرهای انتقال اطلاعات مبادلات تلفنی اتوماتیک این امکان را فراهم می کند که حجم دستگاه های کنترلی را تا حدود 300 برابر کاهش داده و همچنین مصرف برق را به میزان قابل توجهی کاهش دهد (30- 50 بار)». این عبارات با عکس‌هایی از دستگاه حسابی کامپیوتر Gnom (شکل 15) و مقایسه رک ATS ساخته شده در آن زمان توسط کارخانه VEF بر اساس یک رله با یک بلوک کوچک در کف دست دختر نشان داده شده است (شکل 16). ). کاربردهای متعدد دیگری از اولین آی سی های ریگا وجود داشت.

تولید

اکنون بازیابی تصویر کاملی از حجم تولید آی سی های سری 102 و 103 در طول سال ها دشوار است (امروزه RZPP از یک کارخانه بزرگ به یک تولید کوچک تبدیل شده است و بسیاری از آرشیوها از بین رفته اند). اما با توجه به خاطرات Yu.V. Osokin، در نیمه دوم دهه 1960، تولید به صدها هزار در سال، در دهه 1970 - میلیون ها رسید. طبق سوابق شخصی وی، در سال 1985 آی سی های سری 102 - 4100000 قطعه، ماژول های سری 116 - 1025000 قطعه، آی سی های سری 103 - 700000 قطعه، ماژول های سری 117، 175 عدد صادر شد.

در پایان سال 1989 Yu.V. اوسوکین که در آن زمان مدیر کل نرم افزار آلفا بود، با درخواست حذف سری های 102، 103، 116 و 117 به دلیل منسوخ بودن، به رهبری کمیسیون نظامی-صنعتی زیر نظر شورای وزیران اتحاد جماهیر شوروی (VPK) روی آورد. و شدت کار بالا (برای 25 سال، میکروالکترونیک به دور از پیشرفت است)، اما یک امتناع قاطع دریافت کرد. نایب رئیس مجتمع صنعتی نظامی V.L. کوبلو به او گفت که هواپیماها به طور قابل اعتماد پرواز می کنند و جایگزینی برای آن وجود ندارد. پس از فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی، آی سی های سری 102، 103، 116 و 117 حتی قبل از اواسط دهه 1990، یعنی بیش از 30 سال، تولید شدند. کامپیوترهای "گنوم" هنوز در کابین ناوبری "ایل-76" و برخی هواپیماهای دیگر هستند. "این یک ابر رایانه است"، خلبانان ما وقتی همکاران خارجی آنها از علاقه مندی به واحدی که قبلاً هرگز دیده نشده بود شگفت زده نمی شوند.

در مورد اولویت ها

علیرغم این واقعیت که جی کیلبی و آر.

R. Kilby و J. Noyce از طریق شرکت های خود برای اختراع مدار مجتمع درخواست ثبت اختراع کردند. تگزاس اینسترومنتز زودتر در فوریه 1959 برای ثبت اختراع اقدام کرد، در حالی که فیرچایلد فقط در جولای همان سال این کار را کرد. اما پتنت شماره 2981877 در آوریل 1961 برای R. Noyce صادر شد. J. Kilby شکایت کرد و فقط در ژوئن 1964 ثبت اختراع خود را به شماره 3138743 دریافت کرد. سپس یک جنگ ده ساله اولویت ها رخ داد که در نتیجه آن (نادر) "دوستی پیروز شد". در نهایت، دادگاه استیناف ادعای آر. و Texas Instruments و Fairchild Semiconductor یک قرارداد مجوز متقابل فناوری امضا کردند.

در اتحاد جماهیر شوروی، ثبت اختراعات برای نویسندگان چیزی جز دردسر، پرداخت یکباره ناچیز و رضایت اخلاقی به همراه نداشت، بنابراین بسیاری از اختراعات به هیچ وجه رسمیت نداشتند. و اوسوکین هم عجله ای نداشت. اما برای شرکت ها، تعداد اختراعات یکی از شاخص ها بود، بنابراین هنوز باید ثبت می شد. بنابراین، یو اسوکینا و دی میخالوویچ گواهینامه نویسنده اتحاد جماهیر شوروی شماره 36845 را برای اختراع TS R12-2 تنها در 28 ژوئن 1966 دریافت کردند.

و J. Kilby در سال 2000 یکی از برندگان جایزه نوبل برای اختراع IP شد. R. Noyce منتظر شناخت جهانی نماند، او در سال 1990 درگذشت و با توجه به شرایط، جایزه نوبل پس از مرگ اهدا نمی شود. که در این مورد کاملاً منصفانه نیست، زیرا همه میکروالکترونیک ها مسیری را که R. Noyce آغاز کرده بود دنبال کردند. اقتدار نویس در میان متخصصان به قدری بالا بود که او حتی لقب «شهردار سیلیکون ولی» را دریافت کرد، زیرا او در آن زمان محبوب‌ترین دانشمندانی بود که در آن بخش از کالیفرنیا کار می‌کردند که نام غیررسمی سیلیکون ولی را دریافت کرد (W. Shockley به نام "موسی دره سیلیکون"). و مسیر J. Kilby (ژرمانیوم "مودار") به بن بست تبدیل شد و حتی در شرکت او اجرا نشد. اما زندگی همیشه عادلانه نیست.

جایزه نوبل به سه دانشمند اعطا شد. نیمی از آن توسط جک کیلبی 77 ساله دریافت شد و نیمی دیگر بین آکادمی آکادمی علوم روسیه ژورس آلفروف و پروفسور دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا، آمریکایی آلمانی الاصل هربرت کرمر تقسیم شد. توسعه هتروساختارهای نیمه هادی مورد استفاده در اپتوالکترونیک پرسرعت.

کارشناسان در ارزیابی این آثار خاطرنشان کردند: «البته مدارهای مجتمع کشف قرن هستند که تأثیر شدیدی بر جامعه و اقتصاد جهانی گذاشتند». برای جی کیلبی فراموش شده، جایزه نوبل یک شگفتی بود. در مصاحبه با یک مجله اخبار یوروفیزیکاو اعتراف کرد: در آن زمان من فقط به این فکر می کردم که چه چیزی برای توسعه الکترونیک از نظر اقتصادی مهم است. اما من در آن زمان متوجه نشدم که کاهش قیمت محصولات الکترونیکی باعث رشد بهمنی فناوری های الکترونیکی می شود..

و کار یو اسوکین نه تنها توسط کمیته نوبل ارزیابی نشد. در کشور ما هم فراموش شده اند، اولویت کشور در ایجاد میکروالکترونیک محفوظ نیست. و او قطعاً چنین بود.

در دهه 1950، اساس مادی برای تشکیل محصولات چند عنصری - مدارهای مجتمع - در یک کریستال یکپارچه یا روی یک بستر سرامیکی ایجاد شد. بنابراین، جای تعجب نیست که تقریباً به طور همزمان ایده IP به طور مستقل در ذهن بسیاری از متخصصان ظاهر شد. و سرعت معرفی یک ایده جدید به توانایی های فناورانه نویسنده و علاقه سازنده، یعنی به حضور اولین مصرف کننده بستگی دارد. از این نظر یو اسوکین در موقعیت بهتری نسبت به همکاران آمریکایی خود قرار داشت. کیلبی با TI تازه کار بود، او حتی باید با ایجاد طرح بندی آن، امکان اساسی اجرای یک مدار یکپارچه را به مدیریت شرکت ثابت می کرد. در واقع، نقش جی. کیلبی در ایجاد داعش به آموزش مجدد رهبری TI و تحریک آر. اختراع کیلبی وارد تولید سریال نشد. R. Noyce، در شرکت جوان و هنوز قوی خود، به سمت ایجاد یک فناوری جدید مسطح رفت، که واقعاً اساس میکروالکترونیک بعدی شد، اما نویسنده بلافاصله تسلیم نشد. در رابطه با موارد فوق، هر دوی آنها و شرکت هایشان باید تلاش و زمان زیادی را برای اجرای عملی ایده های خود برای ساخت IC های با قابلیت سریال صرف می کردند. اولین نمونه‌های آن‌ها آزمایشی باقی ماندند و ریزمدارهای دیگر که حتی توسط آن‌ها ساخته نشده بودند، به تولید انبوه رفتند. برخلاف Kilby و Noyce که از تولید دور بودند، کارگر کارخانه Yu. Osokin به فناوری های نیمه هادی توسعه یافته صنعتی RZPP متکی بود و مصرف کنندگان اولین TS را در قالب آغازگر توسعه NIIRE و VEF در نزدیکی آن تضمین کرده بود. گیاه، که در این کار کمک کرد. به همین دلایل، اولین نسخه از وسیله نقلیه او بلافاصله وارد مرحله آزمایشی شد، به آرامی به تولید انبوه منتقل شد، که به طور مداوم برای بیش از 30 سال ادامه یافت. بنابراین، شروع توسعه TS دیرتر از Kilby و Noyce، Yu. Osokin (بی اطلاع از این رقابت) به سرعت با آنها گرفتار شد. علاوه بر این، کار یو اسوکین به هیچ وجه با کار آمریکایی ها مرتبط نیست، گواه این امر عدم شباهت مطلق TS او و راه حل های پیاده سازی شده در آن برای ریزمدارهای Kilby و Noyce است. Texas Instruments (نه اختراع Kilby)، Fairchild و RZPP تقریباً به طور همزمان در سال 1962 تولید IC های خود را آغاز کردند. این حق کامل را به Yu. Osokin به عنوان یکی از مخترعان مدار یکپارچه همتراز با R. Noyce و بیشتر از J. Kilby می دهد و عادلانه است که بخشی از جایزه نوبل J. Kilby را با آنها به اشتراک بگذاریم. یو اسوکین. در مورد اختراع اولین GIS با ادغام دو سطحی (و احتمالاً GIS به طور کلی)، در اینجا اولویت A است. Pelipenko از NIIRE کاملا غیرقابل انکار است.

متأسفانه امکان یافتن نمونه‌های TS و دستگاه‌های مورد نیاز موزه‌ها بر اساس آنها وجود نداشت. نویسنده برای چنین نمونه ها یا عکس های آنها بسیار سپاسگزار خواهد بود.