Tür | Elektronik bileşen , elektronik devre |
---|
Malzemeler | Silikon , galyum arsenit , katkı maddesi ( in ) , alüminyum , bakır |
---|---|
Oluşan | Kalıp , entegre devre paketi ( in ) |
Tarihli | 1958 |
---|
Entegre devre ( IC olarak da adlandırılır), bir elektronik çip , bir bir elektronik bileşenin bir göre, yarı iletken , genellikle temel elektronik bileşenlerin çeşitli entegre, bir ya da daha fazla, elektronik işlev (ler) daha fazla veya daha az kompleks (ler) i üreten, azaltılmış hacim (küçük bir plaka üzerinde), devrenin uygulanmasını kolaylaştırır.
Analog ve dijital olmak üzere iki geniş kategoriye ayrılan bu bileşenlerin çok geniş bir çeşitliliği vardır .
In 1958 , Amerikan Jack Kilby böylece temellerini, ilk entegre devreyi icat Modern bilgisayar donanımı . Şirkete yeni katılan Jack Kilby, meslektaşları Texas Instruments tarafından düzenlenen bir tatilin tadını çıkarırken bu keşfi yaptı . O zamanlar Kilby, farklı transistörleri elle kablolayarak birbirine bağlamıştı . Sadece diğerine geçmek için bundan sonra birkaç ay sürer prototip aşamasına kadar seri üretimine silikon yongaları çeşitli Transistör içeren. Aynı blokta mikroskobik devrelerde birbirine bağlanan bu transistör setleri, mantık ve aritmetik birimlerin yanı sıra hafızaların gerçekleştirilmesine izin verdi . Bu devrim niteliğindeki konsept, devrenin çevresine dağıtılmış bağlantılarla dışarının eriştiği, inanılmaz derecede küçük bir hacimde, maksimum mantık fonksiyonlarında yoğunlaştı. Patent nihayet 1964 yılında Teksas Aracına Kilby kazanılan Bu keşif verildi Nobel Ödülü de fiziği de 2000 sonrakinin gemide hala iken, Texas Instruments ve 60'dan fazla tutulan patent kendi adına.
Minuteman II balistik füze programı , entegre devre endüstrisinin ekonomik gelişimi için gerekli olmuştur. Onlardan tasarlanan bir bilgisayarı ( Autonetics'ten D-37C ) içeren seri olarak üretilen ilk nesnedir , aynı zamanda 1962'den 1967'ye kadar bu tür bilgisayarın tek tüketicisiydi. Bilgisayar, Texas Instruments tarafından üretilen devreleri içeriyordu . DTL ve DL. Bu teknolojiyi kullanan diğer tek bilgisayar , kütle ve güvenilirlik açısından benzer kısıtlamalara sahip bir bilgisayar olan Apollo görevlerini kontrol etmek için tasarlanmıştı .
En basit analog entegre devreler, aralarında bağlantı olmadan yan yana kapsüllenmiş basit transistörlerden, tek bileşeni olduğu bir cihazın çalışması için gerekli tüm fonksiyonları birleştirebilen karmaşık montajlara kadar olabilir.
Operasyonel amplifikatörler biz de elektronik yüksek için ayrılmış bileşenleri bulmak bu büyük ailenin ortalama karmaşıklığı temsilcilerinden olan frekansı ve telekomünikasyon . Birçok analog uygulama işlemsel yükselteçlere dayalıdır.
En basit dijital entegre devreler vardır mantık kapıları ( ve , veya ve olmayan vardır), daha karmaşık mikroişlemciler ve daha yoğun olan anılar . Özellikle sinyal işleme ( görüntü işleme , video sıkıştırma , vb.) için belirli uygulamalara (veya Uygulamaya özel entegre devre için ASIC) adanmış birçok entegre devre vardır . Daha sonra bir dijital sinyal işlemcisinden (veya Dijital Sinyal İşlemcisi için DSP'den) söz ederiz. ). Tümleşik devrelerin önemli bir ailesi, programlanabilir mantık bileşenleridir ( FPGA , CPLD ). Bu bileşenler, yüksek entegrasyon yoğunlukları nedeniyle basit mantık kapılarının yerini almaya yönlendirilmiştir.
Entegre devreler tipik olarak bir muhafaza plastik (bazen seramik) dikdörtgen siyah içinde korunur . "Klasik" entegre devreler, 2 karşıt tarafta, kasanın dışı ile elektrik bağlantılarının kurulmasını sağlayan bağlantı pimleri (bacaklar veya pimler olarak da adlandırılır) ile donatılmıştır. Bu bileşenler, bir baskılı devre üzerinde kalay ile lehimlenmiştir (" lehimli " yanlış isimdir) veya demontaj amacıyla, kendileri bir baskılı devre üzerinde lehimlenmiş desteklere takılır. Minyatürleştirme ihtiyacı ile pinler doğrudan kasaya basit bağlantı yüzeylerine indirgenmiş, baskılı devre kartının ( SMD kasaları ) yüzeye montajına izin verilmiştir .
Kasanın üzerine şunlar yazdırılabilir: üreticinin logosu, bileşeni tanımlayan bir referans, varyantlara veya revizyonlara karşılık gelen bir kod, üretim tarihi (4 AASS kodlu basamak: yıl ve hafta). Entegrasyonun ilerlemesi, entegre devrelerin çok küçük hale gelebileceği şekildedir. Boyutları, Joule etkisi tarafından üretilen ısıyı dağıtmak için kasanın kapasitesine ve çoğu zaman devrenin çıkış pinlerinin boyutuna ve aralıklarına bağlıdır.
Farklı paket türleri, entegre devreyi hedef ortamına uyarlamayı mümkün kılar.
Diğer birçok tür var:
Kalıp dikdörtgen şeklinde temel bir parçası olduğu, özdeş olarak bir bir kalıp kullanılarak, yeniden üretilen bir silikon levha üretimi sırasında. Daha sonra kesilecek ve bir kart üzerine monte edilmeye hazır tam bir entegre devre vermek üzere kapsüllenmeden önce çip olarak adlandırılacak olan bir entegre devreye karşılık gelir .
Kalıp minyatür formları esas olarak bir entegre devre içerir ve, transistörler , diyotlar , dirençler , kapasitörler , daha nadir indüktörler , bunlar küçültmek için daha zordur, çünkü.
Ölçekli entegrasyon sayısını tanımlar mantık kapıları birim:
Soyadı | anlam | Çıkış tarihi | transistör sayısı | Kutu başına mantık kapısı sayısı |
---|---|---|---|---|
SGK | küçük ölçekli entegrasyon | 1964 | 1 ila 10 | 1 ila 12 |
MSI | orta ölçekli entegrasyon | 1968 | 10 ila 500 | 13 ila 99 |
LSI | büyük ölçekli entegrasyon | 1971 | 500 ila 20.000 | 100-9999 |
VLSI | Çok Büyük Ölçekli Entegrasyon | 1980 | 20.000 ila 1.000.000 | 10.000 ila 99.999 |
ULSI | ultra büyük ölçekli entegrasyon | 1984 | 1.000.000 ve üzeri | 100.000 ve üzeri |
Bu ayrımlar , kapı sayısındaki üstel artışla birlikte yavaş yavaş yararlılığını yitirmiştir . Bugün birkaç yüz milyonlarca transistör (birkaç on milyonlarca kapı) normal bir rakamı temsil ediyor (bir mikroişlemci veya üst düzey bir grafik entegre devresi için ). Bu tür entegrasyon seviyelerine ulaşmak için karmaşık bir tasarım akışı kullanılır.
Bir entegre devrenin üretimi, eğilimi giderek daha karmaşık hale gelen karmaşık bir süreçtir.
Genellikle entegre devreleri üretmek için kullanılan temel hammadde silikondur , ancak bazen germanyum veya galyum arsenit gibi başka malzemeler de kullanılır .
Silikon etkisi keşfinden beri kullanılan transistörü gelen araştırmacılar tarafından 1947 yılında Bell Laboratuvarında alan Nobel Ödülü bu keşfi için 1956 yılında Fizik.
Silikon, tek formlu kristal halinde bir yarı iletkendir . Bu malzeme %99,99 saf olmalıdır.
İlk olarak, çok yavaş kristalize edilerek silindirik bir silikon çubuk yapılır. Bu çubuk daha sonra 100 ila 800 μm kalınlığında ve 300 mm'ye kadar çapa sahip, gofret (İngilizce gofret) adı verilen gofretler şeklinde kullanılmak üzere kesilir . Bir gofret birçok entegre devreyi destekleyecektir.
Fotolitografi , bir silikonun yüzeyindeki katmanların istiflenmesine dayandığı için yapısı aşağı yukarı iki boyutlu olan bir yarı iletken substratın yüzeyindeki malzemelerin yanal uzantısını sınırlandırmayı mümkün kılan tüm işlemleri ifade eder. gofret . Desenler daha sonra elektronik bileşenlerin farklı aktif alanları (örnek: temas, tahliye vb.) veya bu bileşenler arasındaki bağlantılar olacaktır. Bu süreç şu anda en yaygın olanıdır.
Üretim adımlarıEntegre devrelerin üretimindeki aşamaların sayısı son 20 yılda önemli ölçüde artmıştır. Belirli özel yapımlar için birkaç düzineye ulaşabilir. Ancak, hemen hemen her zaman aynı adımlar dizisi vardır:
2011 yılında en önemli 20 entegre devre üreticisi ve pazar payları ( dökümhaneler hariç):
Sıra 2011 |
Sıra 2010 |
Toplum | Uyruk / yer | Satış İşi (Milyon ABD Doları) |
2011/2010 | Payı pazarında |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 1 | Intel Şirketi (1) | Amerika Birleşik Devletleri | 49 685 | + %23,0 | %15.9 |
2 | 2 | Samsung elektronik | Güney Kore | 29,242 | + %3.0 | %9,3 |
3 | 4 | Texas Instruments (2) | Amerika Birleşik Devletleri | 14 081 | + %8.4 | %4,5 |
4 | 3 | Toshiba Yarı İletkenler | Japonya | 13 362 | + %2.7 | %4.3 |
5 | 5 | Renesas Teknoloji | Japonya | 11 153 | -%6.2 | %3.6 |
6 | 9 | Qualcomm (3) | Amerika Birleşik Devletleri | 10.080 | + %39.9 | %3.2 |
7 | 7 | STMikroelektronik | Fransa İtalya | 9,792 | -%5.4 | %3.1 |
8 | 6 | Hynix | Güney Kore | 8 911 | -%14,2 | %2.8 |
9 | 8 | Mikron Teknolojisi | Amerika Birleşik Devletleri | 7 344 | -%17,3 | %2.3 |
10 | 10 | Broadcom | Amerika Birleşik Devletleri | 7.153 | + %7.0 | %2.3 |
11 | 12 | gelişmiş mikro cihazlar | Amerika Birleşik Devletleri | 6.483 | + %2.2 | %2.1 |
12 | 13 | Infineon Teknolojileri | Almanya | 5.403 | -%14,5 | %1,7 |
13 | 14 | Sony | Japonya | 5 153 | -%1.4 | %1,6 |
14 | 16 | Serbest Ölçekli Yarı İletken | Amerika Birleşik Devletleri | 4.465 | + %2,5 | %1,4 |
15 | 11 | Elpida Hafızası | Japonya | 3 854 | -%-40,2 | %1,2 |
16 | 17 | NXP | Hollanda | 3.838 | -%4.7 | %1,2 |
17 | 20 | NVIDIA | Amerika Birleşik Devletleri | 3.672 | + %14,9 | %1,2 |
18 | 18 | Marvell Teknoloji Grubu | Amerika Birleşik Devletleri | 3.448 | -%4.4 | %1,1 |
19 | 26 | AÇIK Yarı İletken (4) | Amerika Birleşik Devletleri | 3423 | + %49.4 | %1,1 |
20 | 15 | Panasonic Şirketi | Japonya | 3 365 | -%32,0 | %1,1 |
En iyi 20 | 203.907 | %3,5 | %65.2 | |||
Diğer tüm şirketler | 108.882 | -%1.1 | %34.8 | |||
TOPLAM | 312 789 | %1,9 | %100.0 |
Kaynak: IHS iSuppli 2011
Notlar:
Fransa'da bulunan ana entegre devre üretim şirketleri şunlardır:
Bir çipi üretmek için önemli miktarda hammadde gerekir: 0,09 g 20 kg'lık bir elektronik çip ile ekolojik sırt çantası (ürünü üretmek için gerekli hammadde miktarını temsil eder) .
“Hem analog hem de dijital ürünler üreten şirketlerde bile…”