stringtranslate.com

Интегральная схема

Микроскопическое изображение кристалла интегральной схемы , используемого для управления ЖК-дисплеями . Выводы представляют собой темные круги, окружающие интегральную схему .
Интегральная схема (внизу) внутри красно-зелено-синего светодиода , меняющего цвета по интенсивности.

Интегральная схема , также известная как микрочип или ИС , представляет собой небольшое электронное устройство, состоящее из множества взаимосвязанных электронных компонентов, таких как транзисторы , резисторы и конденсаторы . Эти компоненты вытравлены на небольшом кусочке полупроводникового материала, обычно кремния . Интегральные схемы используются в широком спектре электронных устройств, включая компьютеры , смартфоны и телевизоры , для выполнения различных функций, таких как обработка и хранение информации. Они оказали большое влияние на сферу электроники, позволив миниатюризировать устройства и расширить их функциональность.

Интегральные схемы на несколько порядков меньше, быстрее и дешевле, чем схемы, построенные из дискретных компонентов, что позволяет использовать большое количество транзисторов .

Возможности массового производства ИС , надежность и блочный подход к проектированию интегральных схем обеспечили быстрое внедрение стандартизированных ИС вместо конструкций с использованием дискретных транзисторов. Сегодня микросхемы используются практически во всем электронном оборудовании и произвели революцию в мире электроники . Компьютеры, мобильные телефоны и другая бытовая техника в настоящее время являются неотъемлемой частью структуры современного общества, что стало возможным благодаря небольшому размеру и низкой стоимости микросхем, таких как современные компьютерные процессоры и микроконтроллеры .

Очень крупномасштабная интеграция стала практичной благодаря технологическим достижениям в производстве полупроводниковых приборов . С момента своего появления в 1960-х годах размер, скорость и емкость чипов значительно изменились благодаря техническим достижениям, которые позволили разместить все больше и больше транзисторов на чипах одного и того же размера — современный чип может иметь многие миллиарды транзисторов на площади, размером с человеческий ноготь. Эти достижения, примерно следуя закону Мура , позволяют сегодняшним компьютерным чипам обладать в миллионы раз большей емкостью и в тысячи раз большей скоростью, чем компьютерные чипы начала 1970-х годов.

Микросхемы имеют три основных преимущества перед схемами, построенными из дискретных компонентов: размер, стоимость и производительность. Размер и стоимость невелики, поскольку чипы со всеми их компонентами печатаются как единое целое методом фотолитографии , а не изготавливаются по одному транзистору за раз. Более того, корпусные микросхемы используют гораздо меньше материала, чем дискретные схемы. Производительность высока, поскольку компоненты микросхемы быстро переключаются и потребляют сравнительно мало энергии из-за своего небольшого размера и близости. Основным недостатком ИС является высокая первоначальная стоимость их проектирования и огромные капитальные затраты на строительство завода. Столь высокая первоначальная стоимость означает, что микросхемы коммерчески жизнеспособны только в том случае, если ожидаются большие объемы производства .

Терминология

Интегральная схема определяется как: [1]

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

В строгом смысле слова под интегральной схемой понимают цельную схему, первоначально известную как монолитная интегральная схема , построенная на одном куске кремния. [2] [3] В общем случае схемы, не соответствующие этому строгому определению, иногда называют ИС, которые создаются с использованием множества различных технологий, например 3D IC , 2.5D IC , MCM , тонкопленочных транзисторов , толстопленочных технологий. или гибридные интегральные схемы . Выбор терминологии часто возникает в дискуссиях, связанных с тем, устарел ли закон Мура .

Оригинальная интегральная схема Джека Килби . Первая в мире микросхема. Изготовлен из германия с межсоединениями из золотой проволоки.

История

Первой попыткой объединения нескольких компонентов в одном устройстве (например, современных микросхем) была электронная лампа Loewe 3NF 1920-х годов. В отличие от микросхем, он был разработан с целью уклонения от уплаты налогов , поскольку в Германии радиоприемники облагались налогом, который взимался в зависимости от того, сколько держателей ламп имел радиоприемник. Это позволило радиоприемникам иметь один держатель трубки.

Ранние концепции интегральной схемы восходят к 1949 году, когда немецкий инженер Вернер Якоби [4] ( Siemens AG ) [5] подал патент на полупроводниковое усилительное устройство, подобное интегральной схеме [6] , демонстрируя пять транзисторов на общей подложке. трехкаскадная схема усилителя . Якоби описал небольшие и дешевые слуховые аппараты как типичное промышленное применение своего патента. О немедленном коммерческом использовании его патента не сообщалось.

Другим ранним сторонником этой концепции был Джеффри Даммер (1909–2002), учёный-радарщик, работавший в Королевском радиолокационном учреждении Министерства обороны Великобритании . Даммер представил эту идею публике на Симпозиуме по прогрессу в области качественных электронных компонентов в Вашингтоне, округ Колумбия , 7 мая 1952 года. [7] Он провел множество симпозиумов публично для пропаганды своих идей и безуспешно пытался построить такую ​​схему в 1956 году. В 1953 и 1957 годах Сидни Дарлингтон и Ясуо Таруи ( Электротехническая лаборатория ) предложили аналогичные конструкции микросхем, в которых несколько транзисторов могли иметь общую активную область, но не было никакой электрической изоляции , отделяющей их друг от друга. [4]

Монолитная интегральная микросхема стала возможной благодаря изобретению планарного процесса Жаном Эрни и изоляции p – n-перехода Куртом Леговеком . Изобретение Хорни было основано на работах Мохамеда М. Аталлы по пассивации поверхности, а также на работах Фуллера и Дитценбергера по диффузии примесей бора и фосфора в кремний, на работах Карла Фроша и Линкольна Дерика по защите поверхности, а также на работах Чи-Танг Саха . Работают над диффузионной маскировкой оксидом. [8]

Первые интегральные схемы

Роберт Нойс изобрел первую монолитную интегральную схему в 1959 году. Чип был изготовлен из кремния .

Идея предшественника ИС заключалась в создании небольших керамических подложек (так называемых микромодулей ), [9] каждая из которых содержала один миниатюрный компонент. Затем компоненты можно было интегрировать и соединить в двумерную или трехмерную компактную сетку. Эта идея, которая казалась очень многообещающей в 1957 году, была предложена армии США Джеком Килби [9] и привела к недолговечной программе микромодулей (аналогично проекту «Тинкертой» 1951 года). [9] [10] [11] Однако по мере того, как проект набирал обороты, Килби придумал новую, революционную конструкцию: IC.

Недавно нанятый на работу в Texas Instruments , Килби записал свои первоначальные идеи относительно интегральной схемы в июле 1958 года, успешно продемонстрировав первый работающий пример интегральной схемы 12 сентября 1958 года . описал свое новое устройство как «корпус из полупроводникового материала… в котором все компоненты электронной схемы полностью интегрированы». [14] Первым заказчиком нового изобретения стали ВВС США . [15] Килби получил Нобелевскую премию по физике 2000 года за участие в изобретении интегральной схемы. [16]

Однако изобретение Килби не было настоящим монолитным интегральным чипом, поскольку оно имело внешние соединения с золотыми проводами, что затрудняло его массовое производство. [17] Через полгода после Килби Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor изобрел первую настоящую монолитную микросхему. [18] [17] Более практичный, чем реализация Килби, чип Нойса был сделан из кремния , тогда как чип Килби был сделан из германия , а чип Нойса был изготовлен с использованием планарного процесса , разработанного в начале 1959 года его коллегой Жаном Эрни и включавшего критические параметры. соединительные линии из стружки алюминия. Современные микросхемы основаны на монолитной микросхеме Нойса [18] [17] , а не на микросхеме Килби.

Программа НАСА «Аполлон» была крупнейшим потребителем интегральных схем в период с 1961 по 1965 год. [19]

ТТЛ интегральные схемы

Транзисторно-транзисторная логика (TTL) была разработана Джеймсом Л. Бьюи в начале 1960-х годов в TRW Inc. TTL стала доминирующей технологией интегральных схем в период с 1970-х по начало 1980-х годов. [20]

Десятки интегральных схем ТТЛ были стандартным методом построения процессоров мини - ЭВМ и мейнфреймов . Такие компьютеры , как мэйнфреймы IBM 360 , миникомпьютеры PDP-11 и настольный Datapoint 2200, были построены на основе биполярных интегральных схем [21] либо TTL, либо еще более быстрой логики с эмиттерной связью (ECL).

МОП-интегральные схемы

Почти все современные микросхемы представляют собой интегральные схемы металл-оксид-полупроводник (МОП), построенные на МОП-транзисторах (полевых транзисторах металл-оксид-кремний). [22] МОП-транзистор (также известный как МОП-транзистор), который был изобретен Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году, [23] позволил создавать интегральные схемы высокой плотности . [24] В отличие от биполярных транзисторов , которые требовали ряда шагов для изоляции p–n-перехода транзисторов на кристалле, МОП-транзисторы не требовали таких шагов, но их можно было легко изолировать друг от друга. [25] Его преимущество для интегральных схем было указано Давоном Кангом в 1961 году. [26] Список вех IEEE включает в себя первую интегральную схему Килби в 1958 году, [27] планарный процесс Хорни и планарную ИС Нойса в 1959 году, а также МОП-транзистор Аталлы и Канга в 1959 году. [28]

Самой ранней экспериментальной МОП-ИС, которая была изготовлена, была 16-транзисторная микросхема, созданная Фредом Хейманом и Стивеном Хофштейном в RCA в 1962 году . регистр , разработанный Робертом Норманом. [29] К 1964 году МОП-чипы достигли более высокой плотности транзисторов и более низких производственных затрат, чем биполярные чипы. Сложность МОП-чипов продолжала увеличиваться со скоростью, предсказанной законом Мура , что привело к широкомасштабной интеграции (LSI) с сотнями транзисторов на одном МОП-чипе к концу 1960-х годов. [31]

После разработки МОП-транзистора с самовыравнивающимся затвором (кремниевым затвором) Робертом Кервином, Дональдом Кляйном и Джоном Сараче в Bell Labs в 1967 году [32] появилась первая технология МОП -ИС с кремниевым затвором и самовыравнивающимися затворами , положившая начало Все современные интегральные схемы КМОП были разработаны Федерико Фаггином в компании Fairchild Semiconductor в 1968 году . одиночный чип MOS LSI. Это привело к изобретению микропроцессора и микроконтроллера в начале 1970-х годов. [31] В начале 1970-х годов технология МОП-интегральных схем позволила осуществить очень крупномасштабную интеграцию (СБИС) более чем 10 000 транзисторов на одном кристалле. [34]

Поначалу компьютеры на базе MOS имели смысл только тогда, когда требовалась высокая плотность, например, в аэрокосмической отрасли и карманных калькуляторах . Компьютеры, полностью построенные на основе TTL, такие как Datapoint 2200 1970 года, до начала 1980-х годов были намного быстрее и мощнее, чем однокристальные MOS-микропроцессоры, такие как Intel 8008 1972 года. [21]

В 1982 году различные достижения в создании кремниевых чипов на основе МОП привели к тому, что их стало проще изготавливать и устанавливать в компьютеры [35] , такие как Commodore 64 . Это привело к популяризации компьютеров в Соединенных Штатах, и эта тенденция продолжается и по сей день. [35]

Достижения в технологии интегральных схем, в первую очередь более мелкие детали и более крупные микросхемы, позволили количеству МОП-транзисторов в интегральных схемах удваиваться каждые два года - тенденция, известная как закон Мура. Первоначально Мур заявил, что она будет удваиваться каждый год, но в 1975 году он изменил заявление на каждые два года. [36] Эта увеличенная мощность была использована для снижения стоимости и увеличения функциональности. В целом, по мере уменьшения размера элемента улучшаются почти все аспекты работы микросхемы. Стоимость транзистора и потребляемая мощность переключения на транзистор снижаются, а емкость памяти и скорость растут благодаря соотношениям, определяемым масштабированием Деннарда ( масштабирование MOSFET ). [37] Поскольку прирост скорости, емкости и энергопотребления очевиден для конечного пользователя, среди производителей существует жесткая конкуренция за использование более тонкой геометрии. За прошедшие годы размеры транзисторов уменьшились с десятков микрон в начале 1970-х годов до 10 нанометров в 2017 году [38] с соответствующим увеличением количества транзисторов на единицу площади в миллион раз. По состоянию на 2016 год типичная площадь чипов варьируется от нескольких квадратных миллиметров до примерно 600 мм2 , при этом на мм2 приходится до 25 миллионов транзисторов . [39]

Ожидаемое уменьшение размеров элементов и необходимый прогресс в смежных областях прогнозировались на протяжении многих лет в Международной технологической дорожной карте для полупроводников (ITRS). Окончательная версия ITRS была выпущена в 2016 году, и ее заменяет Международная дорожная карта для устройств и систем . [40]

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

По состоянию на 2018 год подавляющее большинство всех транзисторов представляют собой МОП-транзисторы , изготовленные в один слой на одной стороне кремниевого чипа с помощью плоского двумерного планарного процесса . Исследователи создали прототипы нескольких многообещающих альтернатив, таких как:

Поскольку производить транзисторы все меньшего размера становится все труднее, компании используют многокристальные модули , трехмерные интегральные схемы , корпус в корпусе , память с высокой пропускной способностью и сквозные кремниевые переходные отверстия со штабелированием кристаллов для повышения производительности и уменьшения размера без необходимости уменьшить размер транзисторов. Такие методы известны под общим названием «усовершенствованная упаковка» . [51] Усовершенствованная упаковка в основном делится на 2,5D и 3D-упаковку. 2.5D описывает такие подходы, как многочиповые модули, а 3D описывает подходы, в которых кристаллы уложены тем или иным образом, например, пакет на пакете и память с высокой пропускной способностью. Все подходы предусматривают использование двух или более матриц в одном корпусе. [52] [53] [54] [55] [56] В качестве альтернативы можно использовать такие подходы, как укладка нескольких слоев 3D NAND на один кристалл.

Дизайн

Виртуальная деталь интегральной схемы через четыре слоя планаризованного медного межсоединения , вплоть до поликремния (розовый), лунок (сероватый) и подложки (зеленый)

Стоимость проектирования и разработки сложной интегральной схемы довольно высока и обычно составляет несколько десятков миллионов долларов. [57] [58] Следовательно, производство интегральных схем имеет экономический смысл только в больших объемах производства, поэтому единовременные затраты на проектирование (NRE) распределяются обычно по миллионам производственных единиц.

Современные полупроводниковые чипы состоят из миллиардов компонентов и слишком сложны, чтобы их можно было проектировать вручную. Программные инструменты, помогающие дизайнеру, имеют важное значение. Автоматизация электронного проектирования (EDA), также называемая системой автоматизированного электронного проектирования (ECAD), [59] представляет собой категорию программных инструментов для проектирования электронных систем , включая интегральные схемы. Эти инструменты работают вместе в процессе проектирования , который инженеры используют для проектирования, проверки и анализа целых полупроводниковых чипов. Некоторые из новейших инструментов EDA используют искусственный интеллект (ИИ), чтобы помочь инженерам сэкономить время и повысить производительность чипов.

Типы

Микросхема аналого-цифрового преобразователя в DIP

Интегральные схемы можно разделить на аналоговые , [60] цифровые [61] и смешанные сигнальные [62] , состоящие из аналоговых и цифровых сигналов на одной и той же микросхеме.

Цифровые интегральные схемы могут содержать миллиарды [39] логических элементов , триггеров , мультиплексоров и других схем на площади в несколько квадратных миллиметров. Небольшой размер этих схем обеспечивает высокую скорость, низкое рассеивание мощности и снижение производственных затрат по сравнению с интеграцией на уровне платы. Эти цифровые микросхемы, обычно микропроцессоры , DSP и микроконтроллеры , используют булеву алгебру для обработки «единицы» и «нуля» сигналов .

Кристалл Intel 8742 , 8-битный NMOS- микроконтроллер , который включает в себя процессор , работающий на частоте 12 МГц, 128 байт ОЗУ , 2048 байт EPROM и устройства ввода-вывода в одном чипе .

К наиболее совершенным интегральным схемам относятся микропроцессоры или « ядра », используемые в персональных компьютерах, сотовых телефонах, микроволновых печах и т. д. Несколько ядер могут быть объединены в одну ИС или чип. Чипы цифровой памяти и интегральные схемы специального назначения (ASIC) являются примерами других семейств интегральных схем.

В 1980-х годах были разработаны программируемые логические устройства . Эти устройства содержат схемы, логическая функция и подключение которых могут быть запрограммированы пользователем, а не исправлены производителем интегральных схем. Это позволяет запрограммировать микросхему на выполнение различных функций типа LSI, таких как логические элементы , сумматоры и регистры . Программируемость проявляется в различных формах: устройства, которые можно запрограммировать только один раз , устройства, которые можно стереть, а затем перепрограммировать с помощью УФ-излучения , устройства, которые можно (пере)программировать с использованием флэш-памяти , и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA), которые можно запрограммировать в любой момент, в том числе во время работы. Современные FPGA могут (по состоянию на 2016 год) реализовывать эквивалент миллионов вентилей и работать на частотах до 1 ГГц . [63]

Аналоговые микросхемы, такие как датчики , схемы управления питанием и операционные усилители (ОУ), обрабатывают непрерывные сигналы и выполняют аналоговые функции, такие как усиление , активная фильтрация , демодуляция и микширование .

Микросхемы могут объединять аналоговые и цифровые схемы на кристалле для создания таких функций, как аналого-цифровые преобразователи и цифро-аналоговые преобразователи . Такие схемы со смешанными сигналами имеют меньший размер и меньшую стоимость, но должны учитывать помехи сигнала. До конца 1990-х годов радиоприемники нельзя было производить с использованием тех же недорогих КМОП- процессов, что и микропроцессоры. Но с 1998 года радиочипы разрабатываются с использованием процессов RF CMOS . Примеры включают беспроводной телефон Intel DECT или чипы 802.11 ( Wi-Fi ), созданные Atheros и другими компаниями. [64]

Современные дистрибьюторы электронных компонентов часто подразделяют интегральные схемы на подкатегории:

Производство

Изготовление

Рендеринг небольшой стандартной ячейки с тремя металлическими слоями ( диэлектрик удален). Конструкции песочного цвета представляют собой металлические межсоединения , а вертикальные опоры представляют собой контакты, обычно вольфрамовые вилки . Красноватые структуры представляют собой ворота поликремния, а твердое тело внизу — это объем кристаллического кремния .
Схематическая структура КМОП- чипа, построенного в начале 2000-х годов. На рисунке показаны LDD-MISFET на подложке SOI с пятью слоями металлизации и выступом припоя для соединения перевернутых кристаллов. Здесь также показаны разделы FEOL (передняя часть линии), BEOL (конечная часть линии) и первые части внутреннего процесса.

Полупроводники периодической таблицы химических элементов были идентифицированы как наиболее вероятные материалы для твердотельной вакуумной лампы . Начиная с оксида меди , переходя к германию , затем к кремнию , материалы систематически изучались в 1940-х и 1950-х годах. Сегодня монокристаллический кремний является основной подложкой , используемой для ИС, хотя некоторые соединения III-V периодической таблицы, такие как арсенид галлия, используются для специализированных применений, таких как светодиоды , лазеры , солнечные элементы и высокоскоростные интегральные схемы. На совершенствование методов создания кристаллов с минимальными дефектами кристаллической структуры полупроводниковых материалов ушли десятилетия .

Полупроводниковые ИС изготавливаются в рамках планарного процесса , который включает в себя три ключевых этапа процесса — фотолитографию , осаждение (например, химическое осаждение из паровой фазы ) и травление . Основные этапы процесса дополняются легированием и очисткой. В более поздних или высокопроизводительных микросхемах вместо планарных транзисторов могут использоваться многозатворные транзисторы FinFET или GAAFET , начиная с узла 22 нм (Intel) или узла 16/14 нм. [65]

В большинстве случаев используются пластины монокристаллического кремния (или для специальных применений используются другие полупроводники, такие как арсенид галлия ). Пластина не обязательно должна быть полностью кремниевой. Фотолитография используется для маркировки различных областей подложки, которые подлежат легированию или для нанесения на них дорожек из поликремния, изоляторов или металлических (обычно алюминиевых или медных) дорожек. Легирующие примеси — это примеси, намеренно вводимые в полупроводник для модуляции его электронных свойств. Легирование – это процесс добавления легирующих примесей в полупроводниковый материал.

Поскольку устройство КМОП потребляет ток только при переходе между логическими состояниями , устройства КМОП потребляют гораздо меньше тока, чем устройства на биполярных транзисторах .

Оперативная память — наиболее обычный тип интегральной схемы; Таким образом, устройствами с самой высокой плотностью являются воспоминания; но даже микропроцессор будет иметь встроенную память. (См. регулярную структуру массива внизу первого изображения. [ какую? ] ) Несмотря на то, что структуры сложны – ширина которых уменьшалась на протяжении десятилетий – слои остаются намного тоньше, чем ширина устройства. Слои материала изготавливаются во многом аналогично фотографическому процессу, хотя световые волны видимого спектра нельзя использовать для «экспонирования» слоя материала, поскольку они были бы слишком велики для таких особенностей. Таким образом, фотоны более высоких частот (обычно ультрафиолетовые ) используются для создания узоров для каждого слоя. Поскольку каждая деталь настолько мала, электронные микроскопы являются важным инструментом для инженера -технолога , который может отлаживать производственный процесс.

Каждое устройство перед упаковкой тестируется с использованием автоматизированного испытательного оборудования (ATE) в процессе, известном как тестирование пластин или зондирование пластин. Затем пластину разрезают на прямоугольные блоки, каждый из которых называется штампом . Каждый исправный кристалл (множественные кубики , штампы или кристалл ) затем соединяется в корпус с помощью алюминиевых (или золотых) соединительных проводов , которые термозвуковым способом соединяются [67] с контактными площадками , обычно расположенными по краям кристалла. Термозвуковая связь была впервые представлена ​​А. Кукуласом и стала надежным средством формирования жизненно важных электрических связей с внешним миром. После упаковки устройства проходят окончательное тестирование на том же или аналогичном ATE, который использовался при зондировании пластин. Также можно использовать промышленную компьютерную томографию . Стоимость испытаний может составлять более 25% стоимости изготовления недорогих продуктов, но может быть незначительной для малопроизводительных, более крупных или более дорогих устройств.

По состоянию на 2022 год строительство производственного предприятия ( широко известного как завод по производству полупроводников ) может стоить более 12 миллиардов долларов США. [68] Стоимость производственного предприятия со временем возрастает из-за увеличения сложности новых продуктов; это известно как закон Рока . Такое учреждение отличается:

Микросхемы могут производиться либо собственными силами производителями интегрированных устройств (IDM), либо с использованием литейного производства . IDM — это вертикально интегрированные компании (такие как Intel и Samsung ), которые разрабатывают, производят и продают свои собственные микросхемы и могут предлагать услуги по проектированию и/или производству (литейное производство) другим компаниям (последние часто компаниям, не имеющим собственного капитала). В литейной модели компании без производственных мощностей (такие как Nvidia ) только разрабатывают и продают микросхемы, а все производство передают на аутсорсинг литейным заводам, таким как TSMC . Эти литейные заводы могут предлагать услуги по проектированию микросхем.

Упаковка

Советский nMOS- чип MSI, изготовленный в 1977 году, входящий в состав четырехчипового калькулятора, разработанного в 1970 году [69].

Самые ранние интегральные схемы были упакованы в плоские керамические корпуса , которые в течение многих лет продолжали использоваться военными из-за своей надежности и небольшого размера. Коммерческая упаковка быстро перешла на двухрядную упаковку (DIP), сначала из керамики, а затем из пластика, который обычно представляет собой крезол - формальдегид - новолак . В 1980-х годах количество контактов в схемах СБИС превысило практический предел для корпусов DIP, что привело к появлению корпусов с решеткой выводов (PGA) и корпусов с бесвыводными носителями микросхем (LCC). Корпуса для поверхностного монтажа появились в начале 1980-х годов и стали популярными в конце 1980-х годов, в них использовался более мелкий шаг выводов с выводами в форме крыла чайки или J-образного вывода, примером чему является корпус интегральной схемы малого контура (SOIC) - носитель, который занимает площадь примерно на 30–50% меньше, чем эквивалентный DIP, и обычно на 70% тоньше. Этот комплект имеет выводы типа «крыло чайки», выступающие с двух длинных сторон, и расстояние между выводами составляет 0,050 дюйма.

В конце 1990-х годов пластиковый четырехъядерный плоский корпус (PQFP) и тонкий корпус малого размера (TSOP) стали наиболее распространенными для устройств с большим количеством выводов, хотя корпуса PGA все еще используются для микропроцессоров высокого класса .

Пакеты с решетчатыми шариками (BGA) существуют с 1970-х годов. Корпуса с шариковой решеткой с перевернутым чипом , которые допускают гораздо большее количество контактов, чем корпуса других типов, были разработаны в 1990-х годах. В корпусе FCBGA кристалл устанавливается перевернутым (перевернутым) и соединяется с шариками корпуса через подложку корпуса, похожую на печатную плату, а не с помощью проводов. Пакеты FCBGA позволяют распределять массив сигналов ввода-вывода (так называемый Area-I/O) по всему кристаллу, а не ограничивать его периферией. Преимущество устройств BGA заключается в том, что они не нуждаются в выделенном разъеме, но их гораздо сложнее заменить в случае неисправности устройства.

Intel перешла от PGA к массиву наземных сетей (LGA) и BGA, начиная с 2004 года, причем последний сокет PGA был выпущен в 2014 году для мобильных платформ. По состоянию на 2018 год AMD использует пакеты PGA в основных процессорах для настольных ПК, [70] пакеты BGA в мобильных процессорах, [71] а высокопроизводительные настольные и серверные микропроцессоры используют пакеты LGA. [72]

Электрические сигналы, выходящие из кристалла, должны проходить через материал, электрически соединяющий кристалл с корпусом, через проводящие дорожки (пути) в корпусе, через выводы, соединяющие корпус, с проводящими дорожками на печатной плате . Материалы и конструкции, используемые на пути прохождения этих электрических сигналов, имеют совершенно другие электрические свойства по сравнению с теми, которые проходят к различным частям одного и того же кристалла. В результате им требуются специальные методы проектирования, чтобы гарантировать, что сигналы не будут искажены, а также гораздо больше электроэнергии, чем сигналы, заключенные в самом кристалле.

Когда несколько кристаллов помещаются в один корпус, в результате получается система в пакете , сокращенно SiP . Многочиповый модуль ( MCM ) создается путем объединения нескольких кристаллов на небольшой подложке, часто изготовленной из керамики. Различие между большим MCM и маленькой печатной платой иногда нечеткое.

Компактные интегральные схемы обычно достаточно велики, чтобы содержать идентифицирующую информацию. Четыре общих раздела — это название или логотип производителя, номер детали, номер производственной партии детали и серийный номер , а также четырехзначный код даты, указывающий, когда чип был изготовлен. Чрезвычайно маленькие детали для поверхностного монтажа часто имеют только номер, используемый в справочной таблице производителя для определения характеристик интегральной схемы.

Дата изготовления обычно представляется в виде двухзначного года, за которым следует двухзначный код недели, так что деталь с кодом 8341 была изготовлена ​​на 41 неделе 1983 года, или примерно в октябре 1983 года.

Интеллектуальная собственность

Возможность копирования путем фотографирования каждого слоя интегральной схемы и подготовки фотошаблонов для ее изготовления на основе полученных фотографий является поводом для введения законодательства об охране топологии. Закон США о защите полупроводниковых чипов 1984 года установил защиту интеллектуальной собственности на фотошаблоны, используемые для производства интегральных схем. [73]

Дипломатическая конференция, состоявшаяся в Вашингтоне, округ Колумбия, в 1989 году приняла Договор об интеллектуальной собственности в отношении интегральных микросхем, [74] также называемый Вашингтонским договором или Договором IPIC. В настоящее время договор не вступил в силу, но был частично интегрирован в соглашение ТРИПС . [75]

Существует несколько патентов США, связанных с интегральными схемами, в том числе патенты Дж. С. Килби US3 138 743 , US 3 261 081 , US 3 434 015 и RF Stewart US 3 138 747 .

Национальные законы, защищающие компоновку микросхем , были приняты в ряде стран, включая Японию, [76] ЕС , [77] Великобританию, Австралию и Корею. Великобритания приняла Закон об авторском праве, промышленных образцах и патентах 1988 г., c. 48, § 213, после того, как первоначально компания заняла позицию, согласно которой ее закон об авторском праве полностью защищает топографии чипов. См. дело British Leyland Motor Corp. против Armstrong Patents Co.

Критика неадекватности британского подхода к авторскому праву, как его воспринимает американская индустрия микросхем, обобщена в дальнейших разработках в области прав на чипы. [78]

Австралия приняла Закон о схемах схем 1989 года как своеобразную форму защиты чипов. [79] В 1992 году Корея приняла Закон о топологии полупроводниковых интегральных схем. [80]

Поколения

На заре простых интегральных схем масштабы технологии ограничивали количество каждого чипа всего несколькими транзисторами , а низкая степень интеграции означала, что процесс проектирования был относительно простым. Доходность производства также была довольно низкой по сегодняшним меркам. По мере развития технологии металл-оксид-полупроводник (МОП) миллионы, а затем и миллиарды МОП-транзисторов можно было разместить на одном кристалле [81] , а хорошие конструкции требовали тщательного планирования, что привело к появлению области автоматизации электронного проектирования , или EDA. Некоторые чипы SSI и MSI, такие как дискретные транзисторы , до сих пор производятся массово, как для обслуживания старого оборудования, так и для создания новых устройств, требующих всего несколько вентилей. Например, серия TTL- чипов 7400 стала стандартом де-факто и продолжает производиться.

Малая интеграция (SSI)

Первые интегральные схемы содержали всего несколько транзисторов. Ранние цифровые схемы, содержащие десятки транзисторов, содержали несколько логических вентилей, а ранние линейные микросхемы, такие как Plessey SL201 или Philips TAA320, имели всего два транзистора. С тех пор количество транзисторов в интегральной схеме резко возросло. Термин «крупномасштабная интеграция» (LSI) был впервые использован ученым IBM Рольфом Ландауэром при описании теоретической концепции; [84] этот термин породил термины «малая интеграция» (SSI), «среднемасштабная интеграция» (MSI), «очень крупномасштабная интеграция» (VLSI) и «сверхбольшая интеграция». (УЛСИ). Первые интегральные схемы были SSI.

Схемы SSI имели решающее значение для ранних аэрокосмических проектов, а аэрокосмические проекты способствовали развитию этой технологии. И ракете «Минитмен» , и программе «Аполлон» требовались легкие цифровые компьютеры для их инерциальных систем наведения. Хотя управляющий компьютер «Аполлон» привел и стимулировал разработку интегральных схем, [85] именно ракета «Минитмен» привела к ее массовому производству. Ракетная программа Minuteman и различные другие программы ВМС США в 1962 году составляли общий рынок интегральных схем стоимостью 4 миллиона долларов, а к 1968 году расходы правительства США на космос и оборону все еще составляли 37% от общего объема производства в 312 миллионов долларов.

Спрос со стороны правительства США поддерживал зарождающийся рынок интегральных микросхем до тех пор, пока цены не упали настолько, чтобы позволить фирмам-интеграторам проникнуть на промышленный рынок и, в конечном итоге, на потребительский рынок. Средняя цена за интегральную схему упала с 50 долларов в 1962 году до 2,33 доллара в 1968 году. [86] Интегральные схемы начали появляться в потребительских товарах на рубеже 1970-х годов. Типичным применением была обработка звука между несущими FM в телевизионных приемниках.

Первыми прикладными MOS- чипами были микросхемы малой интеграции (SSI). [87] После предложения Мохамеда М. Аталлы о создании интегральной микросхемы МОП в 1960 году, [88] самым ранним экспериментальным МОП-чипом, который был изготовлен, был чип с 16 транзисторами, созданный Фредом Хейманом и Стивеном Хофштейном в RCA в 1962 году . [ 87 ] 29] Первое практическое применение чипов MOS SSI было для спутников НАСА . [87]

Среднемасштабная интеграция (MSI)

Следующим шагом в развитии интегральных схем стали устройства, содержащие сотни транзисторов на каждом кристалле, получившие название «средней интеграции» (MSI).

Технология масштабирования MOSFET позволила создавать чипы высокой плотности. [24] К 1964 году МОП-чипы достигли более высокой плотности транзисторов и более низких производственных затрат, чем биполярные чипы. [31]

В 1964 году Фрэнк Ванласс продемонстрировал сконструированный им однокристальный 16-битный сдвиговый регистр с невероятными для того времени 120 МОП-транзисторами на одном кристалле. [87] [89] В том же году компания General Microelectronics представила первую коммерческую интегральную микросхему МОП, состоящую из 120 МОП-транзисторов с p-каналом . [30] Это был 20-битный сдвиговый регистр , разработанный Робертом Норманом [29] и Фрэнком Ванлассом. [90] [91] Сложность МОП-чипов продолжала возрастать со скоростью, предсказанной законом Мура , что привело к появлению чипов с сотнями МОП-транзисторов на кристалле к концу 1960-х годов. [31]

Крупномасштабная интеграция (LSI)

Дальнейшее развитие, вызванное той же технологией масштабирования MOSFET и экономическими факторами, привело к середине 1970-х годов к «крупномасштабной интеграции» (LSI) с десятками тысяч транзисторов на кристалл. [92]

Маски, используемые для обработки и производства устройств SSI, MSI и ранних устройств LSI и VLSI (таких как микропроцессоры начала 1970-х годов), в основном создавались вручную, часто с использованием рубилитовой ленты или чего-то подобного. [93] Для больших или сложных микросхем (таких как память или процессоры ) это часто делалось специально нанятыми специалистами, отвечающими за компоновку схем, под руководством группы инженеров, которые также, вместе с разработчиками схем, осмотреть и убедиться в правильности и комплектности каждой маски.

Интегральные схемы, такие как 1-килобитное ОЗУ, микросхемы калькуляторов и первые микропроцессоры, которые начали производиться в умеренных количествах в начале 1970-х годов, содержали менее 4000 транзисторов. Настоящие схемы БИС, численностью около 10 000 транзисторов, начали производиться примерно в 1974 году для основной памяти компьютеров и микропроцессоров второго поколения.

Очень крупномасштабная интеграция (СБИС)

Верхние слои межсоединений на кристалле микропроцессора Intel 80486DX2

«Очень крупномасштабная интеграция» ( СБИС ) — это разработка, начатая с сотен тысяч транзисторов в начале 1980-х годов, и по состоянию на 2023 год количество транзисторов продолжает расти и превышает 5,3 триллиона транзисторов на кристалл.

Для достижения такой повышенной плотности потребовалось множество разработок. Производители перешли на меньшие правила проектирования MOSFET и более чистые производственные мощности . Путь совершенствования процессов был обобщен в Международной технологической дорожной карте для полупроводников (ITRS), на смену которой с тех пор пришла Международная дорожная карта для устройств и систем (IRDS). Усовершенствованы электронные инструменты проектирования , что позволяет выполнять проекты в разумные сроки. Более энергоэффективные CMOS заменили NMOS и PMOS , избежав непомерного увеличения энергопотребления . Сложность и плотность современных СБИС сделали невозможным проверку масок или выполнение оригинального проекта вручную. Вместо этого инженеры используют инструменты EDA для выполнения большинства работ по функциональной проверке . [94]

В 1986 году были представлены микросхемы оперативной памяти (ОЗУ) емкостью один мегабит , содержащие более миллиона транзисторов. Чипы микропроцессоров преодолели отметку в миллион транзисторов в 1989 году и отметку в миллиард транзисторов в 2005 году. [95] Эта тенденция практически не ослабевает: в 2007 году были представлены микросхемы, содержащие десятки миллиардов транзисторов памяти. [96]

ULSI, WSI, SoC и 3D-IC

Чтобы отразить дальнейший рост сложности, для чипов, содержащих более 1 миллиона транзисторов, был предложен термин ULSI , что означает «сверхбольшая интеграция». [97]

Интеграция в масштабе пластины (WSI) — это средство создания очень больших интегральных схем, в которых для производства одного «суперчипа» используется вся кремниевая пластина. Благодаря сочетанию большого размера и уменьшенной упаковки WSI может привести к значительному снижению затрат на некоторые системы, особенно на суперкомпьютеры с массовым параллелизмом. Название взято из термина «Очень крупномасштабная интеграция», обозначающего текущее состояние техники на момент разработки WSI. [98] [99]

Система на кристалле (SoC или SOC) — это интегральная схема, в которой все компоненты, необходимые для компьютера или другой системы, включены в один кристалл. Конструкция такого устройства может быть сложной и дорогостоящей, и, хотя преимущества в производительности можно получить за счет интеграции всех необходимых компонентов на одном кристалле, затраты на лицензирование и разработку однокристальной машины по-прежнему перевешивают необходимость использования отдельных устройств. При соответствующем лицензировании эти недостатки компенсируются более низкими затратами на производство и сборку, а также значительно уменьшенным бюджетом мощности: поскольку сигналы между компонентами хранятся на кристалле, требуется гораздо меньше энергии (см. Упаковка). [100] Кроме того, источники и пункты назначения сигналов физически расположены ближе на кристалле, что уменьшает длину проводки и, следовательно , задержку , затраты на мощность передачи и потери тепла от связи между модулями на одном кристалле. Это привело к исследованию так называемых устройств «сеть-на-кристалле» (NoC), которые применяют методологии проектирования «система-на-кристалле» к цифровым сетям связи в отличие от традиционных шинных архитектур .

Трехмерная интегральная схема (3D-IC) имеет два или более слоев активных электронных компонентов, которые интегрированы как по вертикали, так и по горизонтали в одну схему. Для связи между уровнями используется встроенная сигнализация, поэтому энергопотребление намного ниже, чем в эквивалентных отдельных схемах. Разумное использование коротких вертикальных проводов может существенно уменьшить общую длину проводов и ускорить работу. [101]

Силиконовая маркировка и граффити

Чтобы обеспечить идентификацию во время производства, большинство кремниевых чипов имеют серийный номер в одном углу. Также принято добавлять логотип производителя. С тех пор, как были созданы микросхемы, некоторые разработчики микросхем использовали поверхность кремния для тайных, нефункциональных изображений или слов. Их иногда называют чип-артом , кремниевым искусством, кремниевыми граффити или кремниевыми рисунками. [ нужна цитата ]

Микросхемы и семейства микросхем

Смотрите также

Примечания

Рекомендации

  1. ^ «Интегральная схема (ИС)» . ДЖЕДЕК .
  2. ^ Уайли, Эндрю (2009). «Первые монолитные интегральные схемы». Архивировано из оригинала 4 мая 2018 года . Проверено 14 марта 2011 г. Сегодня, когда люди говорят «интегральная схема», они обычно имеют в виду монолитную микросхему, вся схема которой построена из одного куска кремния.
  3. ^ Горовиц, Пол ; Хилл, Уинфилд (1989). Искусство электроники (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 61. ИСБН 978-0-521-37095-0. Интегральные схемы, которые в значительной степени заменили схемы, состоящие из дискретных транзисторов, сами по себе представляют собой просто массивы транзисторов и других компонентов, построенных из одного кристалла полупроводникового материала.
  4. ^ ab «Кто изобрел микросхему?». Блог @CHM. Музей истории компьютеров. 20 августа 2014 г.
  5. ^ «Интегральные схемы помогают изобретениям» . Integratedcircuithelp.com . Проверено 13 августа 2012 г.
  6. ^ Патент DE 833366, В. Якоби, "Halbleiterverstärker"", опубликован 15 мая 1952 г., передан SIEMENS AG. 
  7. ^ «Несчастная история Джеффри Даммера». epn-online.com . 1 октября 2005 г. Архивировано из оригинала 26 июля 2011 г.
  8. ^ Саксена, Арджум (2009). Изобретение интегральных схем: неописанные важные факты . Всемирная научная. стр. 95–103.
  9. ^ abc Ростки, Джордж. «Микромодули: идеальный пакет». ЭЭ Таймс . Архивировано из оригинала 7 января 2010 года . Проверено 23 апреля 2018 г.
  10. ^ "Микромодуль RCA". Винтажные коллекционные компьютерные чипы, памятные вещи и ювелирные изделия . Проверено 23 апреля 2018 г.
  11. ^ Даммер, GWA; Робертсон, Дж. Маккензи (16 мая 2014 г.). Ежегодник данных американской микроэлектроники, 1964–65. Эльзевир. стр. 392–397, 405–406. ISBN 978-1-4831-8549-1.
  12. ^ «Чип, который построил Джек, изменил мир» . ti.com . 9 сентября 1997 года. Архивировано из оригинала 18 апреля 2000 года.{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  13. ^ Патент США 3138743, Килби, Джек С., «Миниатюрные электронные схемы», опубликовано 23 июня 1964 г. 
  14. ^ Уинстон, Брайан (1998). Медиа-технологии и общество: история: от телеграфа к Интернету. Рутледж. п. 221. ИСБН 978-0-415-14230-4.
  15. ^ "Texas Instruments - 1961 год. Первый компьютер на базе микросхемы" . Ti.com . Проверено 13 августа 2012 г.
  16. ^ «Нобелевская премия по физике 2000 г.». NobelPrize.org . 10 октября 2000 г.
  17. ^ abc «Интегральные схемы». НАСА . Проверено 13 августа 2019 г.
  18. ^ ab «1959: Запатентована практическая концепция монолитной интегральной схемы» . Музей истории компьютеров . Проверено 13 августа 2019 г.
  19. ^ Холл, Элдон К. (1996). Путешествие на Луну: история управляющего компьютера Аполлона. Библиотека полета. Американский институт аэронавтики и астронавтики. стр. 18–19. ISBN 978-1-56347-185-8. Проверено 5 октября 2023 г.
  20. ^ «Пионеры компьютеров - Джеймс Л. Буи» . Компьютерное общество IEEE . Проверено 25 мая 2020 г.
  21. ^ ab «Texas Instruments TMX 1795: (почти) первый, забытый микропроцессор». Блог Кена Ширриффа . 25 октября 1970 года.
  22. ↑ Куо, Юэ (1 января 2013 г.). «Технология тонкопленочных транзисторов — прошлое, настоящее и будущее» (PDF) . Интерфейс электрохимического общества . 22 (1): 55–61. Бибкод : 2013ECSIn..22a..55K. дои : 10.1149/2.F06131if.
  23. ^ «1960: Демонстрация металлооксидно-полупроводникового (МОП) транзистора» . Музей истории компьютеров .
  24. ↑ ab Laws, Дэвид (4 декабря 2013 г.). «Кто изобрел транзистор?». Музей истории компьютеров .
  25. ^ Бассетт, Росс Нокс (2002). В эпоху цифровых технологий: исследовательские лаборатории, стартапы и развитие MOS-технологий. Издательство Университета Джонса Хопкинса . стр. 53–4. ISBN 978-0-8018-6809-2.
  26. ^ Бассетт, Росс Нокс (2007). В эпоху цифровых технологий: исследовательские лаборатории, стартапы и развитие MOS-технологий. Издательство Университета Джонса Хопкинса . стр. 22–25. ISBN 9780801886393.
  27. ^ «Вехи: первая полупроводниковая интегральная схема (ИС), 1958» . Сеть глобальной истории IEEE . ИИЭЭ . Проверено 3 августа 2011 г.
  28. ^ «Вехи: Список вех IEEE - Wiki по истории техники и технологий» . ethw.org . 9 декабря 2020 г.
  29. ^ abcd «Черепаха транзисторов выигрывает гонку - революция CHM». Музей истории компьютеров . Проверено 22 июля 2019 г.
  30. ^ ab «1964 - Представлена ​​первая коммерческая МОП-ИС». Музей истории компьютеров .
  31. ↑ abcd Ширрифф, Кен (30 августа 2016 г.). «Удивительная история первых микропроцессоров». IEEE-спектр . Институт инженеров электротехники и электроники . 53 (9): 48–54. doi : 10.1109/MSPEC.2016.7551353. S2CID  32003640.
  32. ^ «1968: Разработана технология кремниевых затворов для микросхем» . Музей истории компьютеров . Проверено 22 июля 2019 г.
  33. ^ «1968: Разработана технология кремниевых затворов для микросхем» . Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров . Проверено 13 октября 2019 г.
  34. ^ Хиттингер, Уильям К. (1973). «Технология металл-оксид-полупроводник». Научный американец . 229 (2): 48–59. Бибкод : 1973SciAm.229b..48H. doi : 10.1038/scientificamerican0873-48. JSTOR  24923169.
  35. ^ Аб Джейкобс, Сэм ; Ротман, Лили; Бенедикт, Джули Блюм; Кэссиди, Кэтрин , ред. (2023). "Компьютер". TIME Человек года: 95 лет самым влиятельным людям мира . Время . п. 55.
  36. ↑ Канеллос, Майкл (11 февраля 2003 г.). «Закон Мура будет действовать еще десять лет». CNET .
  37. ^ Давари, Биджан, Роберт Х. Деннард и Гавам Г. Шахиди (1995). «Масштабирование КМОП для обеспечения высокой производительности и низкого энергопотребления — следующие десять лет» (PDF) . Труды IEEE . Том. 83, нет. 4. С. 595–606.{{cite news}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  38. ^ «Qualcomm и Samsung сотрудничают в разработке 10-нм техпроцесса для новейшего мобильного процессора Snapdragon 835» . news.samsung.com . Проверено 11 февраля 2017 г. .
  39. ^ ab «Внутри Паскаля: новейшая вычислительная платформа NVIDIA». 5 апреля 2016 г.. 15 300 000 000 транзисторов на площади 610 мм 2 .
  40. ^ «Международная дорожная карта для устройств и систем» (PDF) . IEEE. 2016.
  41. ↑ Нобелевская премия по физике 2009 г., Нобелевский фонд, 6 октября 2009 г. , получено 6 октября 2009 г..
  42. ^ Фудзита, Х. (1997). Десятилетие МЭМС и его будущее . Десятый ежегодный международный семинар по микроэлектромеханическим системам. doi :10.1109/MEMSYS.1997.581729.
  43. ^ Нарасимха, А.; и другие. (2008). «Оптоэлектронный приемопередатчик QSFP со скоростью 40 Гбит / с, выполненный по технологии КМОП-кремний на изоляторе толщиной 0,13 мкм». Материалы конференции по волоконно-оптической связи (ОФК) : ОМК7.
  44. ^ «Производитель оптических чипов фокусируется на высокопроизводительных вычислениях» . 7 апреля 2022 г.
  45. ^ Биркхольц, М.; Май, А.; Венгер, К.; Мелиани, К.; Шольц, Р. (2016). «Технологические модули микро- и наноэлектроники для наук о жизни». ПРОВОДА Наномед. Нанобиотехнологии . 8 (3): 355–377. дои : 10.1002/wnan.1367. ПМИД  26391194.
  46. ^ Грэм, Энтони HD; Роббинс, Джон; Боуэн, Крис Р.; Тейлор, Джон (2011). «Коммерциализация технологии интегральных схем КМОП в многоэлектродных матрицах для нейробиологии и клеточных биосенсоров». Датчики . 11 (5): 4943–4971. Бибкод : 2011Senso..11.4943G. дои : 10.3390/s110504943 . ПМЦ 3231360 . ПМИД  22163884. 
  47. ↑ Ор-Бах, Цви (23 декабря 2013 г.). «Почему SOI - это технология будущего полупроводников». semimd.com . Архивировано из оригинала 29 ноября 2014 года.{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link). 2013.
  48. ^ «Восьмистековая флэш-память Samsung появилась в iPhone 4 от Apple» . Силиконика . 13 сентября 2010 г.
  49. ^ Корпорация Яматаке (2002). «Сферический полупроводниковый радиодатчик температуры». Природный интерфейс . 7 : 58–59. Архивировано из оригинала 7 января 2009 года.
  50. ^ Такеда, Нобуо, МЭМС-приложения Ball Semiconductor Technology (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 1 января 2015 г.
  51. ^ «Расширенная упаковка».
  52. ^ «2.5D». Полупроводниковая техника .
  53. ^ «3D-ИС». Полупроводниковая техника .
  54. ^ "Чиплет". ВикиЧип . 28 февраля 2021 г.
  55. ^ «Чтобы идти в ногу с законом Мура, производители микросхем обращаются к« чиплетам »» . Проводной . 11 июня 2018 г.
  56. ↑ Шодт, Кристофер (16 апреля 2019 г.). «Это год процессорного чиплета». Engadget .
  57. ↑ ЛаПедус, Марк (16 апреля 2015 г.). «Развертывание FinFET медленнее, чем ожидалось». Полупроводниковая техника.
  58. ↑ Басу, Джойдип (9 октября 2019 г.). «От проектирования до вывода на ленту в технологии производства интегральных схем КМОП SCL 180 нм». Образовательный журнал IETE . 60 (2): 51–64. arXiv : 1908.10674 . дои : 10.1080/09747338.2019.1657787. S2CID  201657819.
  59. ^ «Об индустрии EDA». Консорциум автоматизации электронного проектирования . Архивировано из оригинала 2 августа 2015 года . Проверено 29 июля 2015 г.
  60. ^ Грей, Пол Р.; Херст, Пол Дж.; Льюис, Стивен Х.; Мейер, Роберт Г. (2009). Анализ и проектирование аналоговых интегральных схем . Уайли. ISBN 978-0-470-24599-6.
  61. ^ Рабай, Ян М.; Чандракасан, Ананта; Николич, Боривое (2003). Цифровые интегральные схемы (2-е изд.). Пирсон. ISBN 978-0-13-090996-1.
  62. ^ Бейкер, Джейкоб (2008). КМОП: проектирование схем смешанных сигналов . Уайли. ISBN 978-0-470-29026-2.
  63. ^ «Обзор устройства Stratix 10» (PDF) . Альтера . 12 декабря 2015 г.
  64. ^ Натавад, Л.; Заргари, М.; Самавати, Х.; Мехта, С.; Хейрхаки, А.; Чен, П.; Гонг, К.; Вакили-Амини, Б.; Хван, Дж.; Чен, М.; Терровит, М.; Качиньский, Б.; Лимотиракис, С.; Мак, М.; Ган, Х.; Ли, М.; Абдоллахи-Алибейк, Б.; Байтекин Б.; Онодера, К.; Мендис, С.; Чанг, А.; Джен, С.; Су, Д.; Вули, Б. «20.2: двухдиапазонная система на кристалле CMOS MIMO Radio для беспроводной локальной сети IEEE 802.11n» (PDF) . Веб-хостинг IEEE Entity . IEEE. Архивировано из оригинала (PDF) 23 октября 2016 года . Проверено 22 октября 2016 г. .
  65. ^ «16/14 нм FinFET: открывая новые возможности в области электроники» . www.electronicdesign.com . 17 января 2013 г.
  66. ^ Мид, Карвер ; Конвей, Линн (1991). Введение в системы СБИС. Издательство Аддисон Уэсли. ISBN 978-0-201-04358-7. ОСЛК  634332043.
  67. ^ «Ультразвуковая сварка при горячей обработке - метод облегчения текучести металла посредством процессов восстановления», Proc. 20-я конференция электронных компонентов IEEE. Вашингтон, округ Колумбия, май 1970 г., стр. 549–556.]
  68. ↑ Чафкин (15 мая 2020 г.). «TSMC построит 5-нм завод в Аризоне, который будет запущен в эксплуатацию в 2024 году» . Анандтех.
  69. ^ "ИС 145 серии (на русском языке)" . Проверено 22 апреля 2012 г.
  70. ↑ Моаммер, Халид (16 сентября 2016 г.). «На фото процессор AMD Zen и разъем AM4, выпуск в феврале 2017 г. — подтвержден дизайн PGA с 1331 контактом» . Wccftech . Проверено 20 мая 2018 г.
  71. ^ «Ryzen 5 2500U — AMD — WikiChip» . Wikichip.org . Проверено 20 мая 2018 г.
  72. ↑ Унг, Гордон Мах (30 мая 2017 г.). «Разъем процессора AMD 'TR4' Threadripper огромен» . ПКМир . Проверено 20 мая 2018 г.
  73. ^ «Федеральная законодательная защита масок» (PDF) . Бюро авторских прав США . Проверено 22 октября 2016 г. .
  74. ^ «Вашингтонский договор об интеллектуальной собственности в отношении интегральных микросхем». www.wipo.int .
  75. ^ 1 января 1995 г. вступило в силу Соглашение о торговых аспектах прав интеллектуальной собственности (ТРИП) (Приложение 1C к Соглашению Всемирной торговой организации (ВТО)). Часть II, раздел 6 ТРИПС защищает продукцию полупроводниковых микросхем и легла в основу Президентского указа № 6780 от 23 марта 1995 г. в соответствии с § 902(a)(2) SCPA, распространяющего защиту на всех нынешних и будущих членов ВТО.
  76. ↑ Япония была первой страной, принявшей собственную версию SCPA, японский «Закон о схеме полупроводниковой интегральной схемы» 1985 года.
  77. ^ В 1986 году ЕС обнародовал директиву, требующую от своих членов принять национальное законодательство по защите топографии полупроводников. Директива Совета 1987/54/EEC от 16 декабря 1986 г. о правовой охране топографии полупроводниковой продукции , ст. 1(1)(b), ОЖ 1987 г. (L 24) 36.
  78. ^ Стерн, Ричард (1985). «Микроправо». IEEE микро . 5 (4): 90–92. дои : 10.1109/MM.1985.304489.
  79. ^ Радомский, Леон (2000). «Шестнадцать лет после принятия Закона США о защите полупроводниковых чипов: работает ли международная защита». Журнал технологического права Беркли . 15 :1069 . Проверено 13 сентября 2022 г.
  80. ^ Кукконен, Карл А. III (1997–1998). «Необходимость отмены регистрации топографий интегральных микросхем при поездках». ИДЕЯ: Журнал права и технологий . 38 :126 . Проверено 13 сентября 2022 г.
  81. ↑ Кларк, Питер (14 октября 2005 г.). «Intel вступает в эпоху процессоров с миллиардом транзисторов». ЭЭ Таймс . Архивировано из оригинала 8 июня 2011 года.
  82. ^ Далмау, М. «Les Microprocesseurs» (PDF) . IUT де Байонна . Архивировано из оригинала (PDF) 9 августа 2017 года . Проверено 7 июня 2015 г.
  83. ^ Бюллетень Фрибуржуазного общества естественных наук, тома 62–63 (на французском языке). 1973.
  84. ^ Сафир, Рубен (март 2015 г.). «Система на кристалле – интегральные схемы». Журнал NYLXS . ISBN 9781312995512.
  85. ^ Минделл, Дэвид А. (2008). Цифровой Аполлон: Человек и машина в космическом полете . Массачусетский технологический институт Пресс. ISBN 978-0-262-13497-2.
  86. ^ Гинзберг, Эли (1976). Экономический эффект крупных государственных программ: опыт НАСА . Издательство Олимп. п. 57. ИСБН 978-0-913420-68-3.
  87. ^ abc Джонстон, Боб (1999). Мы горели: японские предприниматели и наступление электронной эпохи. Основные книги. стр. 47–48. ISBN 978-0-465-09118-8.
  88. ^ Московиц, Сэнфорд Л. (2016). Инновации в области передовых материалов: управление глобальными технологиями в 21 веке. Джон Уайли и сыновья . стр. 165–167. ISBN 9780470508923.
  89. ↑ Бойсел, Ли (12 октября 2007 г.). «Как заработать свой первый миллион (и другие советы начинающим предпринимателям)». Презентация EECS Университета Мичигана / Записи ECE .
  90. ^ Килби, Дж. С. (2007). «Миниатюрные электронные схемы [патент США № 3138743]». Информационный бюллетень Общества твердотельных схем IEEE . 12 (2): 44–54. дои : 10.1109/N-SSC.2007.4785580.
  91. ^ Патент США 3138743. 
  92. ^ Хиттингер, Уильям К. (1973). «Технология металл-оксид-полупроводник». Научный американец . 229 (2): 48–59. Бибкод : 1973SciAm.229b..48H. doi : 10.1038/scientificamerican0873-48. JSTOR  24923169.
  93. ↑ Канеллос, Майкл (16 января 2002 г.). «Случайная революция Intel». CNET .
  94. ^ О'Доннелл, CF (1968). «Проектирование систем с использованием крупномасштабной интеграции» (PDF) . Афипс 1968 : 870. doi : 10.1109/AFIPS.1968.93.
  95. ↑ Кларк, Питер (14 октября 2005 г.). «Intel вступает в эпоху процессоров с миллиардом транзисторов». EETimes.com . Проверено 23 мая 2022 г.
  96. ^ «Samsung первой начала массово производить флэш-память NAND емкостью 16 ГБ» . физ.орг . 30 апреля 2007 года . Проверено 23 мая 2022 г.
  97. ^ Мейндл, JD (1984). «Сверхбольшая интеграция». Транзакции IEEE на электронных устройствах . 31 (11): 1555–1561. Бибкод : 1984ITED...31.1555M. дои : 10.1109/T-ED.1984.21752. S2CID  19237178.
  98. ^ Патент США 4866501, Шейнфилд, Дэниел, «Интеграция в масштабе пластины», опубликовано в 1985 г. 
  99. ↑ Эдвардс, Бендж (14 ноября 2022 г.). «Жаждете искусственного интеллекта? Новый суперкомпьютер содержит 16 чипов размером с обеденную тарелку». Арс Техника .
  100. ^ Патент США 6816750, Клаас, Джефф, «Система на кристалле», опубликован в 2000 г. 
  101. ^ Тополь, А.В.; Тюлип, округ Колумбия; Ши, Л; и др., др. (2006). «Трехмерные интегральные схемы». Журнал исследований и разработок IBM . 50 (4,5): 491–506. дои : 10.1147/rd.504.0491. S2CID  18432328.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки