Ein einheitlicher Stromkreis oder monolithischer einheitlicher Stromkreis (auch verwiesen auf als IC, Span oder Mikrochip) sind ein elektronischer Stromkreis, der durch die gemusterte Verbreitung von Spurenelementen in die Oberfläche eines dünnen Substrats des Halbleiter-Materials verfertigt ist. Zusätzliche Materialien werden abgelegt und gestaltet, um Verbindungen zwischen Halbleiter-Geräten zu bilden.

Einheitliche Stromkreise werden in eigentlich der ganzen elektronischen Ausrüstung heute verwendet und haben die Welt der Elektronik revolutioniert. Computer, Mobiltelefone und andere Digitalgeräte sind jetzt unlösbare Teile der Struktur von modernen Gesellschaften, gemacht möglich durch die niedrigen Produktionskosten von einheitlichen Stromkreisen.

Einführung

ICs wurden möglich durch experimentelle Entdeckungen gemacht zeigend, dass Halbleiter-Geräte die Funktionen von Vakuumtuben und durch Technologieförderungen der Mitte des 20. Jahrhunderts in der Halbleiter-Gerät-Herstellung durchführen konnten. Die Integration der großen Anzahl von winzigen Transistoren in einen kleinen Span war eine enorme Verbesserung über den manuellen Zusammenbau von Stromkreisen mit getrennten elektronischen Bestandteilen. Die Massenproduktionsfähigkeit des einheitlichen Stromkreises, Zuverlässigkeit, und Baustein-Annäherung an das Stromkreis-Design haben die schnelle Adoption von standardisierten Einheitlichen Stromkreisen im Platz von Designs mit getrennten Transistoren gesichert.

Es gibt zwei Hauptvorteile von ICs über getrennte Stromkreise: Kosten und Leistung. Kosten sind niedrig, weil die Chips, mit allen ihren Bestandteilen, als eine Einheit durch die Fotolithographie gedruckt werden, anstatt ein Transistor auf einmal gebaut zu werden. Außerdem wird viel weniger Material verwendet, um einen paketierten IC zu bauen, sterben als, einen getrennten Stromkreis zu bauen. Leistung ist hoch, weil die Bestandteile schnell umschalten und wenig Macht (im Vergleich zu ihren getrennten Kollegen) infolge der kleinen Größe und nächsten Nähe der Bestandteile verbrauchen. Bezüglich 2006 erstrecken sich typische Span-Gebiete von einigen Quadratmillimetern bis ungefähr 350 Mm mit bis zu 1 Million Transistoren pro Mm.

Fachsprache

Einheitlicher Stromkreis, der ursprünglich auf einen miniaturisierten elektronischen Stromkreis verwiesen ist, der aus Halbleiter-Geräten, sowie passiven Bestandteilen besteht, die zu einem Substrat oder Leiterplatte verpfändet sind. Diese Konfiguration wird jetzt allgemein integrierten Stromkreis einer Hybride genannt. Einheitlicher Stromkreis ist seitdem gekommen, um sich auf den einzeln-teiligen als ein monolithischer einheitlicher Stromkreis ursprünglich bekannten Stromkreis-Aufbau zu beziehen.

Erfindung

Frühe Entwicklungen des einheitlichen Stromkreises gehen bis 1949 zurück, als der deutsche Ingenieur Werner Jacobi (Siemens AG) http://integratedcircuithelp.com/invention.htm ein Patent für einen Halbleiter abgelegt hat, der "integrierten Stromkreis wie" Gerät verstärkt, fünf Transistoren auf einem allgemeinen in einer 2-stufigen Verstärker-Einordnung eingeordneten Substrat zeigend. Jacobi hat kleine und preiswerte Hörgeräte als typische Industrieanwendungen seines Patents bekannt gegeben. Ein kommerzieller Gebrauch seines Patents ist nicht berichtet worden.

Die Idee vom einheitlichen Stromkreis wurde von einem Radarwissenschaftler konzipiert, der für die Königliche Radarerrichtung des britischen Verteidigungsministeriums, Geoffrey W.A. Dummer (1909-2002) arbeitet. Dummer hat die Idee zum Publikum auf dem Symposium auf dem Fortschritt qualitativ Elektronische Bestandteile in Washington, D.C. am 7. Mai 1952 präsentiert. Er hat viele Symposien öffentlich gegeben, um seine Ideen fortzupflanzen, und hat erfolglos versucht, solch einen Stromkreis 1956 zu bauen.

Eine Vorgänger-Idee zum IC war, kleine keramische Quadrate (Oblaten), jeder zu schaffen, einen einzelnen miniaturisierten Bestandteil enthaltend. Bestandteile konnten dann integriert und in einen bidimensional oder tridimensional Kompaktbratrost angeschlossen werden. Diese Idee, die sehr viel versprechend 1957 ausgesehen hat, wurde der US-Armee von Jack Kilby vorgeschlagen, und das kurzlebige Mikromodul-Programm (ähnlich dem Projekttinkertoy von 1951) geführt. Jedoch, weil das Projekt Schwung gewann, hat Kilby ein neues, revolutionäres Design präsentiert: der IC.

Robert Noyce hat Kurt Lehovec von Sprague geglaubt, der für den Grundsatz der p-n Verbindungspunkt-Isolierung elektrisch ist, die durch die Handlung eines voreingenommenen p-n Verbindungspunkts (die Diode) als ein Schlüsselkonzept hinter dem IC verursacht ist.

Kürzlich verwendet durch Instrumente von Texas hat Kilby seine anfänglichen Ideen bezüglich des einheitlichen Stromkreises im Juli 1958 registriert, erfolgreich demonstrierend, dass das erste Arbeiten Beispiel am 12. September 1958 integriert hat. In seiner offenen Anwendung vom 6. Februar 1959 hat Kilby sein neues Gerät als "ein Körper des Halbleiter-Materials beschrieben..., worin alle Bestandteile des elektronischen Stromkreises völlig integriert werden." Kilby hat den 2000-Nobelpreis in der Physik für seinen Teil der Erfindung des einheitlichen Stromkreises gewonnen. Die Arbeit von Kilby wurde einen IEEE Meilenstein 2009 genannt.

Noyce hat auch seine eigene Idee von einem einheitlichen Stromkreis ein halbes Jahr später präsentiert als Kilby. Sein Span hat viele praktische Probleme behoben, die Kilby nicht hatte. Erzeugt an Halbleiter von Fairchild wurde es aus Silikon gemacht, wohingegen der Span von Kilby aus dem Germanium gemacht wurde.

Halbleiter von Fairchild war auch nach Hause des ersten Silikontors IC Technologie mit selbstausgerichteten Toren, die als die Basis aller modernen CMOS Computerchips steht. Die Technologie wurde vom italienischen Physiker Federico Faggin 1968 entwickelt, der sich später Intel angeschlossen hat, um allererste Central Processing Unit (CPU) auf einem Span (Intel 4004) zu entwickeln, für den er die Nationale Medaille der Technologie und Neuerung 2010 erhalten hat.

Generationen

In den frühen Tagen von einheitlichen Stromkreisen konnten nur einige Transistoren auf einem Span gelegt werden, weil die verwendete Skala wegen der zeitgenössischen Technologie groß war, und Produktionserträge nach heutigen Standards niedrig waren. Da der Grad der Integration klein war, wurde das Design leicht getan. Mit der Zeit Millionen, und heute konnten Milliarden, Transistoren auf einem Span gelegt werden, und ein gutes Design zu machen, ist eine Aufgabe geworden, gründlich geplant zu werden. Das hat neue Designmethoden verursacht.

SSI, MSI und LSI

Die ersten einheitlichen Stromkreise haben nur einige Transistoren enthalten. Genannt "kleine Integration" (SSI), Digitalstromkreise, die in den Zehnen numerierende Transistoren enthalten, haben einige Logiktore zum Beispiel zur Verfügung gestellt, während früh geradliniger ICs wie der Plessey SL201 oder der Philips TAA320 nur zwei Transistoren hatte. Der Begriff In großem Umfang Integration wurde zuerst vom Wissenschaftler von IBM Rolf Landauer verwendet, als man das theoretische Konzept beschrieben hat, ist von dort die Begriffe für SSI, MSI, VLSI und ULSI gekommen.

SSI Stromkreise waren für frühe Raumfahrtprojekte entscheidend, und Raumfahrtprojekte haben geholfen, Entwicklung der Technologie zu begeistern. Sowohl die Rakete des Freiwilligen im amerikanischen Unabhängigkeitskrieg als auch das Programm von Apollo haben Leichtgewichtsdigitalcomputer für ihre Trägheitsleitungssysteme gebraucht; der Leitungscomputer von Apollo hat geführt und hat die einheitliche Schaltungstechnik motiviert, während die Rakete des Freiwilligen im amerikanischen Unabhängigkeitskrieg es in die Massenproduktion gezwungen hat. Das Raketenprogramm des Freiwilligen im amerikanischen Unabhängigkeitskrieg und die verschiedenen anderen Marineprogramme sind für den integrierten Gesamtstromkreis-Markt von $ 4 Millionen 1962, und vor 1968 verantwortlich gewesen, amerikanischer Regierungsraum und Verteidigung, die noch ausgibt, sind für 37 % der Gesamtproduktion von $ 312 Millionen verantwortlich gewesen. Die Nachfrage durch die amerikanische Regierung hat den werdenden einheitlichen Stromkreis-Markt unterstützt, bis Kosten genug gefallen sind, um Unternehmen zu erlauben, in den Industriellen und schließlich die Verbrauchermärkte einzudringen. Der durchschnittliche Preis pro einheitlichen Stromkreis ist von 50.00 $ 1962 zu 2.33 $ 1968 gefallen. Einheitliche Stromkreise haben begonnen, in Verbrauchsgütern durch die Umdrehung des Jahrzehnts zu erscheinen, eine typische Anwendung, die FM-Zwischentransportunternehmen ist, lassen Verarbeitung in Fernsehempfängern erklingen.

Der nächste Schritt in der Entwicklung von einheitlichen Stromkreisen, genommen gegen Ende der 1960er Jahre, hat Geräte eingeführt, die Hunderte von Transistoren auf jedem Span, genannt "Integration der mittleren Skala" (MSI) enthalten haben.

Sie waren wirtschaftlich attraktiv, weil, während sie ein wenig mehr kosten, um zu erzeugen, als SSI Geräte, sie komplizierteren Systemen erlaubt haben, mit kleineren Leiterplatten, weniger Zusammenbau-Arbeit (wegen weniger getrennter Bestandteile), und mehrere andere Vorteile erzeugt zu werden.

Weitere Entwicklung, die durch dieselben Wirtschaftsfaktoren gesteuert ist, hat "zu groß angelegter Integration" (LSI) Mitte der 1970er Jahre mit Zehntausenden von Transistoren pro Span geführt.

Einheitliche Stromkreise wie 1K-Bit-RAM, Rechenmaschine-Chips, und die ersten Mikroprozessoren, die begonnen haben, in gemäßigten Mengen am Anfang der 1970er Jahre verfertigt zu werden, hatten unter 4000 Transistoren. Wahre LSI Stromkreise, sich 10,000 Transistoren nähernd, haben begonnen, 1974, für den Computer Haupterinnerungen und Mikroprozessoren der zweiten Generation erzeugt zu werden.

VLSI

Der Endschritt im Entwicklungsprozess, in den 1980er Jahren anfangend und durch die Gegenwart weitergehend, war "Größtintegration" (VLSI). Die Entwicklung hat mit Hunderttausenden von Transistoren am Anfang der 1980er Jahre angefangen, und geht außer mehreren Milliarden Transistoren bezüglich 2009 weiter.

Vielfache Entwicklungen waren erforderlich, diese vergrößerte Dichte zu erreichen. Hersteller haben sich zu kleineren Designregeln und saubereren Herstellungsmöglichkeiten bewegt, so dass sie Chips mit mehr Transistoren machen und entsprechenden Ertrag aufrechterhalten konnten. Der Pfad von Prozess-Verbesserungen wurde durch den Internationalen Technologiefahrplan für Halbleiter (ITRS) zusammengefasst. Designwerkzeuge haben sich genug verbessert, um es praktisch zu machen, um diese Designs in einer angemessenen Frist zu beenden. Mehr Energie effizienter CMOS hat NMOS und PMOS ersetzt, eine untersagende Zunahme im Macht-Verbrauch vermeidend.

1986 wurden die ersten Ein-Megabit-RAM-Chips eingeführt, der mehr als eine Million Transistoren enthalten hat. Mikroprozessor-Chips haben die Million Transistor-Zeichen 1989 und die Milliarde Transistor-Zeichen 2005 passiert. Die Tendenz geht größtenteils unvermindert, mit Chips eingeführt weiter, 2007 Dutzende Milliarden von Speichertransistoren enthaltend.

ULSI, WSI, SOC und 3D-IC

Um weiteres Wachstum der Kompliziertheit zu widerspiegeln, wurde der Begriff ULSI, der "für groß ultraangelegte Integration" eintritt, für Chips der Kompliziertheit von mehr als 1 Million Transistoren vorgeschlagen.

Integration der Oblate-Skala (WSI) ist ein System, sehr große einheitliche Stromkreise zu bauen, der eine komplette Silikonoblate verwendet, um einen einzelnen "Superspan" zu erzeugen. Durch eine Kombination der großen Größe und des reduzierten Verpackens konnte WSI zu drastisch reduzierten Kosten für einige Systeme führen, namentlich massiv Supercomputern anpassen. Der Name wird vom Begriff Größtintegration, der aktuelle Stand der Technik genommen, als WSI entwickelt wurde.

Ein System auf einem Span (SoC oder SOC) ist ein einheitlicher Stromkreis, in den alle Bestandteile, die für einen Computer oder anderes System erforderlich sind, auf einem einzelnen Span eingeschlossen werden. Das Design solch eines Geräts kann kompliziert und kostspielig sein, und Gebäude ungleicher Bestandteile auf einem einzelnen Stück von Silikon kann die Leistungsfähigkeit von einigen Elementen in Verlegenheit bringen. Jedoch werden diese Nachteile durch die niedrigere Herstellung und Zusammenbau-Kosten und durch ein sehr reduziertes Macht-Budget ausgeglichen: Weil Signale unter den Bestandteilen behalten werden - sterben, viel weniger Macht ist erforderlich (sieh das Verpacken).

Ein dreidimensionaler einheitlicher Stromkreis (3D-IC) hat zwei oder mehr Schichten von aktiven elektronischen Bestandteilen, die sowohl vertikal als auch horizontal in einen einzelnen Stromkreis integriert werden. Die Kommunikation zwischen dem Schicht-Gebrauch auf - stirbt signalisierend, so ist Macht-Verbrauch viel niedriger als in gleichwertigen getrennten Stromkreisen. Der vernünftige Gebrauch von kurzen vertikalen Leitungen kann gesamte Leitungslänge für die schnellere Operation wesentlich reduzieren.

Fortschritte in einheitlichen Stromkreisen

Unter den fortgeschrittensten einheitlichen Stromkreisen sind die Mikroprozessoren oder "Kerne", die alles von Computern und Autotelefonen zu Digitalmikrowellengeräten kontrollieren. Digitalspeicherchips und ASICs sind Beispiele anderer Familien von einheitlichen Stromkreisen, die für die moderne Informationsgesellschaft wichtig sind. Während die Kosten des Entwerfens und Entwickelns des integrierten Stromkreises eines Komplexes, wenn ausgebreitet, über normalerweise Millionen von Produktionseinheiten ziemlich hoch sind, werden die individuellen IC-Kosten minimiert. Die Leistung von ICs ist hoch, weil die kleine Größe kurze Spuren erlaubt, der der Reihe nach niedriger Macht-Logik (wie CMOS) erlaubt, mit schnellen umschaltenden Geschwindigkeiten verwendet zu werden.

ICs sind zu kleineren Eigenschaft-Größen im Laufe der Jahre durchweg abgewandert, mehr Schaltsystem erlaubend, auf jedem Span gepackt zu sein. Diese vergrößerte Kapazität pro Einheitsgebiet kann verwendet werden, um Kosten zu vermindern, und/oder Zunahme-Funktionalität — sehen das Gesetz von Moore, das, in seiner modernen Interpretation, feststellt, dass sich die Zahl von Transistoren in einem einheitlichen Stromkreis alle zwei Jahre verdoppelt. Im Allgemeinen, weil die Eigenschaft-Größe fast zurückweicht, verbessert sich alles — die Kosten pro Einheit und den umschaltenden Macht-Verbrauch gehen hinunter, und die Geschwindigkeit steigt. Jedoch sind ICs mit Geräten der Nanometer-Skala nicht ohne ihre Probleme, Rektor, unter dem Leckage-Strom ist (sieh Subschwellenleckage für eine Diskussion davon), obwohl diese Probleme ziemlich übersteigbar sind und wahrscheinlich behoben oder mindestens durch die Einführung von hohen-k Dielektriken verbessert werden. Da diese eilen und Macht-Verbrauchsgewinne für den Endbenutzer offenbar sind, gibt es harte Konkurrenz unter den Herstellern, um feinere Geometrie zu verwenden. Dieser Prozess und der erwartete Fortschritt im Laufe der nächsten paar Jahre, werden durch den Internationalen Technologiefahrplan für Halbleiter (ITRS) gut beschrieben.

In aktuellen Forschungsprojekten werden integrierte Stromkreise auch für sensoric Anwendungen in medizinischem implants oder anderen bioelectronic Geräten entwickelt. Besondere auf Robbenjagd gehende Strategien müssen in solchen biogenic Umgebungen genommen werden, um Korrosion oder Biodegradation der ausgestellten Halbleiter-Materialien zu vermeiden. Als eines der wenigen in der CMOS Technologie gut gegründeten Materialien hat sich Titan-Nitrid (DOSE) als außergewöhnlich stabil und gut passend für Elektrode-Anwendungen in medizinischem implants erwiesen.

Klassifikation

Einheitliche Stromkreise können ins Analogon, Digital- und Mischsignal (sowohl Analogon als auch digital auf demselben Span) eingeteilt werden.

Einheitliche Digitalstromkreise können irgendetwas von einem bis Millionen von Logiktoren, Zehensandalen, multiplexers, und anderen Stromkreisen in einigen Quadratmillimetern enthalten. Die kleine Größe dieser Stromkreise erlaubt hohe Geschwindigkeit, niedrige Macht-Verschwendung, und hat Produktionskosten im Vergleich zur Vorstandsebene-Integration reduziert. Diese digitalen ICs, normalerweise Mikroprozessoren, DSPs und Mikrokontrolleure, Arbeit mit der binären Mathematik, "um ein" und "Null"-Signale in einer Prozession zu gehen.

Analoge ICs, wie Sensoren, Macht-Verwaltungsstromkreise, und betriebliche Verstärker, arbeiten durch die Verarbeitung dauernder Signale. Sie führen Funktionen wie Erweiterung, aktive Entstörung, demodulation, und das Mischen durch. Analoge ICs erleichtern die Last auf Stromkreis-Entwerfern dadurch, analoge Stromkreise erfahren entworfen zu haben, die verfügbar sind, anstatt einen schwierigen analogen Stromkreis von Kratzer zu entwerfen.

ICs kann auch analoge und digitale Stromkreise auf einem einzelnen Span verbinden, um Funktionen wie A/D-Konverter und D/A Konverter zu schaffen. Solche Stromkreise bieten kleinere Größe an und kosten tiefer, aber müssen für Signaleinmischung sorgfältig verantwortlich sein.

Herstellung

Herstellung

Die Halbleiter des Periodensystems der chemischen Elemente wurden als die wahrscheinlichsten Materialien für eine Halbleitervakuumtube identifiziert. Mit Kupferoxid anfangend, zum Germanium, dann Silikon weitergehend, wurden die Materialien in den 1940er Jahren und 1950er Jahren systematisch studiert. Heute sind Silikonmonokristalle das für ICs verwendete Hauptsubstrat, obwohl ungefähr III-V Zusammensetzungen des Periodensystems wie Gallium arsenide für Spezialanwendungen wie LEDs, Laser, Sonnenzellen und die einheitlichen Hoch-Gangstromkreise verwendet werden. Es hat Jahrzehnte in vollkommene Methoden gebracht, Kristalle ohne Defekte in der kristallenen Struktur des Halbleiten-Materials zu schaffen.

Halbleiter-ICs werden in einem Schicht-Prozess fabriziert, der diese Schlüsselprozess-Schritte einschließt:

• Bildaufbereitung
• Absetzung
• Das Ätzen

Die Hauptprozess-Schritte werden durch das Doping und die Reinigung ergänzt.

Monokristallsilikonoblaten (oder für spezielle Anwendungen, Silikon auf dem Saphir oder Gallium arsenide Oblaten) werden als das Substrat verwendet. Fotolithographie wird verwendet, um verschiedene Gebiete des Substrats zu kennzeichnen, das zu lackieren ist oder Polysilikon, Isolatoren oder Metall (normalerweise Aluminium) auf ihnen abgelegte Spuren zu haben ist.

• Einheitliche Stromkreise werden aus vielen überlappenden Schichten, jeder zusammengesetzt, der durch die Fotolithographie definiert ist, und normalerweise in verschiedenen Farben gezeigt ist. Ein Schicht-Zeichen, wo verschieden, dopants wird ins Substrat ausgegossen (genannt Diffusionsschichten), einige definieren, wo zusätzliche Ionen implanted sind (implant Schichten), definieren einige die Leiter (Polysilikon- oder Metallschichten), und einige definieren die Verbindungen zwischen den Leiten-Schichten (darüber, oder setzen Sie sich mit Schichten in Verbindung). Alle Bestandteile werden von einer spezifischen Kombination dieser Schichten gebaut.
• In einem selbstausgerichteten CMOS-Prozess wird ein Transistor gebildet, wo auch immer die Tor-Schicht (Polysilikon oder Metall) eine Diffusionsschicht durchquert.
• Kapazitive Strukturen, in der Form sehr viel wie die parallelen Leiten-Teller eines traditionellen elektrischen Kondensators, werden gemäß dem Gebiet der "Teller" mit Dämmstoff zwischen den Tellern gebildet. Kondensatoren einer breiten Reihe von Größen sind auf ICs üblich.
• Sich windende Streifen von unterschiedlichen Längen werden manchmal verwendet, um Widerstände auf dem Span zu bilden, obwohl die meisten Logikstromkreise keine Widerstände brauchen. Das Verhältnis der Länge der widerspenstigen Struktur zu seiner Breite, die mit seinem spezifischen Platte-Widerstand verbunden ist, bestimmt den Widerstand.
• Seltener können induktive Strukturen als winzige Rollen auf dem Span gebaut, oder durch gyrators vorgetäuscht werden.

Da ein CMOS Gerät nur Strom auf dem Übergang zwischen logischen Zuständen zieht, verzehren sich CMOS Geräte viel weniger aktuell als bipolar Geräte.

Ein zufälliges Zugriffsgedächtnis ist der regelmäßigste Typ des einheitlichen Stromkreises; die höchsten Dichte-Geräte sind so Erinnerungen; aber sogar ein Mikroprozessor wird Gedächtnis auf dem Span haben. (Sieh die regelmäßige Reihe-Struktur an der Unterseite vom ersten Image.), Obwohl die Strukturen - mit Breiten kompliziert sind, die seit Jahrzehnten zurückgewichen sind - bleiben die Schichten viel dünner als die Gerät-Breiten. Die Schichten des Materials werden viel wie ein fotografischer Prozess fabriziert, obwohl leichte Wellen im sichtbaren Spektrum nicht verwendet werden können, um eine Schicht des Materials "auszustellen", weil sie für die Eigenschaften zu groß sein würden. So werden Fotonen von höheren (normalerweise ultravioletten) Frequenzen verwendet, um die Muster für jede Schicht zu schaffen. Weil jede Eigenschaft so kleine Elektronmikroskope ist, sind wesentliche Werkzeuge für einen Prozess-Ingenieur, der bei einem Herstellungsprozess die Fehler beseitigen könnte.

Jedes Gerät wird vor dem Verpacken der automatisierten Testverwenden-Ausrüstung (ATE) in einem Prozess geprüft, der als Oblate-Prüfung oder Oblate-Untersuchung bekannt ist. Die Oblate wird dann in rechteckige Blöcke geschnitten, von denen jeder ein Sterben genannt wird. Jeder Nutzen stirbt (Mehrzahlwürfel, stirbt, oder sterben Sie) wird dann in ein Paket mit Aluminium (oder Gold) Band-Leitungen verbunden, die geschweißt werden und/oder thermosonic zu Polstern verpfändet, die gewöhnlich um den Rand des Sterbens gefunden sind. Nach dem Verpacken gehen die Geräte Endprüfung in demselben durch, oder ähnlich hat verwendet während der Oblate-Untersuchung GEGESSEN. Industrie-CT-Abtastung kann auch verwendet werden. Testkosten können für mehr als 25 % der Kosten der Herstellung auf tiefer Kostenprodukten verantwortlich sein, aber können auf niedrig tragendem, größerem, und/oder höher Kostengeräte unwesentlich sein.

Bezüglich 2005 kostet eine Herstellungsmöglichkeit (allgemein bekannt als ein Halbleiter fab) mehr als $ 1 Milliarde, um zu bauen, weil viel von der Operation automatisiert wird. Heute verwenden die fortgeschrittensten Prozesse die folgenden Techniken:

• Die Oblaten sind bis zu 300 Mm im Durchmesser (breiter als ein allgemeiner Tafelteller).
• Gebrauch von 32 Nanometern oder kleineres Span-Fertigungsverfahren. Intel, IBM, NEC und AMD verwenden ~32 Nanometer für ihre Zentraleinheitschips. IBM und AMD haben Immersionsteindruckverfahren für ihre 45 Nm-Prozesse eingeführt
• Kupfer wird miteinander verbunden, wo Kupferverdrahtung Aluminium für Verbindungen ersetzt.
• Niedrige-K dielektrische Isolatoren.
• Silikon auf dem Isolator (SOI)
• Gespanntes Silikon in einem Prozess, der von IBM verwendet ist, der als gespanntes Silikon direkt auf dem Isolator (SSDOI) bekannt

ist

• Mehrtor-Geräte wie Tri-Gate-Transistoren, die durch Intel von 2011 in ihrem 22 Nm-Prozess verfertigen werden.

Das Verpacken

Die frühsten einheitlichen Stromkreise wurden in keramischen flachen Sätzen paketiert, die fortgesetzt haben, vom Militär für ihre Zuverlässigkeit und kleine Größe viele Jahre lang verwendet zu werden. Kommerzieller Stromkreis, der schnell bewegt zum Doppelreihenpaket (DIP), zuerst im keramischen und späteren in Plastik paketiert. Befestigen Sie in den 1980er Jahren Zählungen von VLSI Stromkreisen hat die praktische Grenze für das Verpacken des KURZEN BADES überschritten, zu Nadel-Bratrost-Reihe (PGA) und Paketen des Leadless-Span-Transportunternehmens (LCC) führend. Das Oberflächengestell-Verpacken ist am Anfang der 1980er Jahre erschienen und ist populär gegen Ende der 1980er Jahre geworden, das Verwenden feineren Leitungswurfs damit führt gebildet, weil entweder Möwenflügel oder J-Leitung, wie veranschaulicht, durch den kleinen Umriss Stromkreis - ein Transportunternehmen integriert haben, das ein Gebiet um ungefähr 30-50 % weniger als ein gleichwertige KURZE BAD mit einer typischen Dicke besetzt, die um 70 % weniger ist. Dieses Paket hat "Möwenflügel" führt das Hervorstehen von den zwei langen Seiten und einem Leitungsabstand von 0.050 Zoll.

Gegen Ende der 1990er Jahre sind flacher Plastikviererkabelsatz (PQFP) und Pakete des dünnen Pakets des kleinen Umrisses (TSOP) am meisten für hohe Nadel-Geräte der Zählung üblich geworden, obwohl PGA Pakete noch häufig für Mikroprozessoren des hohen Endes verwendet werden. Intel und AMD wechseln zurzeit von PGA Paketen auf Mikroprozessoren des hohen Endes zu Paketen der Landbratrost-Reihe (LGA).

Pakete der Ball-Bratrost-Reihe (BGA) haben seit den 1970er Jahren bestanden. Ball-Bratrost-Reihe-Pakete des Flip-Spans, die viel höhere Nadel-Zählung berücksichtigen als andere Paket-Typen, wurden in den 1990er Jahren entwickelt. In einem FCBGA Paket wird das Sterben bestiegen umgekehrt hat (geschnipst) und steht zu den Paket-Bällen über ein Paket-Substrat in Verbindung, das einer gedruckten Leiterplatte aber nicht durch Leitungen ähnlich ist. FCBGA Pakete erlauben eine Reihe von Eingangsproduktionssignalen (hat gerufen Area-I/O), um über das komplette verteilt zu werden, sterben, anstatt auf die sterben Peripherie beschränkt zu werden.

Spuren aus dem Sterben, durch das Paket, und in die gedruckte Leiterplatte haben sehr verschiedene elektrische Eigenschaften im Vergleich zu Signalen auf dem Span. Sie verlangen Sonderanfertigungstechniken und brauchen viel mehr elektrische Macht als Signale, die auf den Span selbst beschränkt sind.

Wenn vielfach, stirbt werden in einem Paket gestellt, es wird SiP für das System im Paket genannt. Wenn vielfach, stirbt werden auf einem kleinen Substrat verbunden, häufig keramisch, es hat einen MCM oder Mehrspan-Modul genannt. Die Grenze zwischen einem großen MCM und einer kleinen gedruckten Leiterplatte ist manchmal kraus.

Das Span-Beschriften und Fertigungsdatum

Die meisten einheitlichen Stromkreise, die groß genug sind, um sich identifizierende Information einzuschließen, schließen vier allgemeine Abteilungen ein: Der Name oder Firmenzeichen des Herstellers, die Teil-Zahl, eine Teil-Produktionsgruppe-Zahl und/oder Seriennummer und ein vierstelliger Code, der sich identifiziert, als der Span verfertigt wurde. Äußerst kleine Oberflächengestell-Technologieteile tragen häufig nur eine in einer Nachschlagetabelle eines Herstellers verwendete Zahl, um die Span-Eigenschaften zu finden.

Das Produktionsdatum wird als ein zweistelliges Jahr allgemein vertreten, das von einem zweistelligen Woche-Code gefolgt ist, solch, dass ein Teil, der den Code 8341 trägt, in der Woche 41 von 1983, oder ungefähr im Oktober 1983 verfertigt wurde.

Gesetzlicher Schutz von Halbleiter-Span-Lay-Outs

Wie die meisten anderen Formen des geistigen Eigentums sind IC Lay-Out-Designs Entwicklungen des Menschenverstandes. Sie sind gewöhnlich das Ergebnis einer enormen Investition, sowohl in Bezug auf die Zeit hoch qualifizierter Experten, als auch finanziell. Es gibt ein ständiges Bedürfnis nach der Entwicklung von neuen Lay-Out-Designs, die die Dimensionen von vorhandenen einheitlichen Stromkreisen reduzieren und gleichzeitig ihre Funktionen vergrößern. Je kleiner ein einheitlicher Stromkreis, desto weniger das Material für seine Fertigung und das kleinere der Raum gebraucht hat, es anpassen musste. Einheitliche Stromkreise werden in einer großen Auswahl an Produkten, einschließlich Artikel des täglichen Gebrauches, wie Bewachungen, Fernseher, Waschmaschinen, Automobile, usw., sowie hoch entwickelte Datenverarbeitungsanlage verwertet.

Die Möglichkeit des Kopierens durch das Fotografieren jeder Schicht eines einheitlichen Stromkreises und die Vorbereitung von Fotomasken auf seine Produktion auf der Grundlage von den erhaltenen Fotographien ist der Hauptgrund für die Einführung der Gesetzgebung für den Schutz von Lay-Out-Designs.

Eine diplomatische Konferenz wurde an Washington, D.C gehalten., 1989, der einen Vertrag auf dem Geistigen Eigentum in der Rücksicht auf Einheitliche Stromkreise (IPIC Vertrag) angenommen hat.

Der Vertrag auf dem Geistigen Eigentum in der Rücksicht auf Einheitliche Stromkreise, auch genannt Washingtoner Vertrag oder IPIC Vertrag (unterzeichnet an Washington am 26. Mai 1989) ist zurzeit nicht in der Kraft, aber wurde in die REISE-Abmachung teilweise integriert.

Nationale Gesetze, die IC Lay-Out-Designs schützen, sind in mehreren Ländern angenommen worden.

Andere Entwicklungen

In den 1980er Jahren wurden programmierbare Logikgeräte entwickelt. Diese Geräte enthalten Stromkreise, deren logische Funktion und Konnektivität vom Benutzer programmiert werden können, anstatt durch den einheitlichen Stromkreis-Hersteller befestigt zu werden. Das erlaubt einem einzelnen Span, programmiert zu werden, um verschiedene LSI-Typ-Funktionen wie Logiktore, Vipern und Register durchzuführen. Aktuelle Geräte haben gerufen feldprogrammierbare Tor-Reihe kann jetzt Zehntausende von LSI Stromkreisen in der Parallele durchführen und bis zu 1.5 GHz (Achronix bedienen, der die Geschwindigkeitsaufzeichnung hält).

Die Techniken, die durch die einheitliche Stromkreis-Industrie im Laufe der letzten drei Jahrzehnte vervollkommnet sind, sind verwendet worden, um sehr kleine mechanische durch die Elektrizität gesteuerte Geräte mit einer als mikroelektromechanische Systeme bekannten Technologie zu schaffen. Diese Geräte werden in einer Vielfalt von kommerziellen und militärischen Anwendungen verwendet. Beispiel kommerzielle Anwendungen schließen Kinoprojektoren von LDP, inkjet Drucker und Beschleunigungsmesser ein, hat gepflegt, Kraftfahrzeugluftsäcke einzusetzen.

In der Vergangenheit konnten Radios nicht in denselben preisgünstigen Prozessen wie Mikroprozessoren fabriziert werden. Aber seit 1998 ist eine Vielzahl von Radiochips mit CMOS Prozessen entwickelt worden. Beispiele schließen den DECT schnurlosen Telefon von Intel oder die 802.11 Karte von Atheros ein.

Zukünftige Entwicklungen scheinen, dem Mehrkernmehrmikroprozessor-Paradigma zu folgen, das bereits von Intel und AMD Doppelkernverarbeiter verwendet ist. Intel hat kürzlich einen Prototyp entschleiert, "nicht für den kommerziellen Verkauf" Span, der 80 Mikroprozessoren trägt. Jeder Kern ist dazu fähig, seine eigene Aufgabe unabhängig von anderen zu behandeln. Das ist als Antwort auf die Grenze der Hitze-gegen-Gang--, die im Begriff ist, mit der vorhandenen Transistor-Technologie erreicht zu werden. Dieses Design stellt eine neue Herausforderung an die Span-Programmierung zur Verfügung. Parallele Programmiersprachen wie die offene Quelle X10 Programmiersprache werden entworfen, um mit dieser Aufgabe zu helfen.

Das Silikonbeschriften und die Graffiti

Um Identifizierung während der Produktion zu erlauben, werden die meisten Siliziumchips eine Seriennummer an einer Ecke haben. Es ist auch üblich, das Firmenzeichen des Herstellers hinzuzufügen. Seitdem ICs geschaffen wurden, haben einige Span-Entwerfer die Silikonfläche für erschlichene, nichtfunktionelle Images oder Wörter verwendet. Diese werden manchmal Span-Kunst, Silikonkunst, Silikongraffiti oder das Silikonhinkritzeln genannt.

Bemerkenswerter ICs und IC Familien

• Der 555 Zeitmesser IC
• Der 741 betriebliche Verstärker
• 7400 Reihen TTL Logikbausteine
• 4000 Reihen, die CMOS Kopie zu den 7400 Reihen (sieh auch: 74HC00 Reihe)
• Intel 4004, der erste Mikroprozessor in der Welt, der zur berühmten 8080 Zentraleinheit und dann der PC von IBM 8088, 80286, 486 usw. geführt hat.
• Die MOS Technologie 6502 und Mikroprozessoren von Zilog Z80, die in vielen Hauscomputern des Anfangs der 1980er Jahre verwendet sind
• Der Motorola 6800 Reihen von computerzusammenhängenden Chips, zu den 68000 und 88000 Reihen (verwendet in einigen Apfelcomputern und in der Reihe des Kommodores der 1980er Jahre Amiga) führend.

Siehe auch

Allgemeine Themen

• Computertechnik
• Elektrotechnik

Zusammenhängende Geräte und Begriffe

• Sauberes Zimmer
• Aktueller Spiegel
• Hybride hat Stromkreis integriert
• Einheitliches Stromkreis-Design
• Einheitliche Stromkreis-Entwicklung
• Ion-Implantation
• MMIC
• Photonic hat Stromkreis integriert
• Gedruckte Leiterplatte
• Silikon photonics
• Einheitliche Stromkreis-Vakuumtube

IC Gerät-Technologien

• BCDMOS
• BiCMOS
• Verbindungspunkt-Transistor von Bipolar
• CMOS
• GaAs
• Einheitliche Spritzenlogik
• LDMOS
• Logikfamilie
• Mischsignal hat Stromkreis integriert
• MOSFET
• Mehrschwelle CMOS (MTCMOS)
• NMOS Logik
• Erschöpfungsweise NMOS Logik
• PMOS Logik
• RC-Verzögerung
• SiGe

Anderer

• Automatische Testmuster-Generation
• DatasheetArchive
• Hardware-Beschreibungssprache
• Memristor
• Mikrokontrolleur
• Das Gesetz von Moore
• Halbleiter, der verfertigt
• Simulation
• Gesunder Span
• GEWÜRZ
• Dreidimensionaler einheitlicher Stromkreis
• ZIF

Akademisch:

• Intel 65 Nanometer Technology

• http://CMOSedu.com /
• Hodges, D.A. Jackson H.G. und Saleh, R. (2003). Analyse und Design von Einheitlichen Digitalstromkreisen. McGraw-Hügel. Internationale Standardbuchnummer 0-07-228365-3.
• Rabaey, J.M. Chandrakasan, A. und Nikolic, B. (2003). Einheitliche Digitalstromkreise, 2. Ausgabe. Internationale Standardbuchnummer 0-13-090996-3
• Weide, C. und Conway, L. (1980). Einführung in VLSI Systeme. Addison-Wesley. Internationale Standardbuchnummer 0-201-04358-0.

http://openlibrary.org/works/OL15759799W/Bits_on_Chips/

Vorgänger und Patente:

Weiterführende Literatur

• Erfindung Von Einheitlichen Stromkreisen: Unsägliche Wichtige Tatsachen, 2009, Arjun N. Saxena, das Wissenschaftliche Weltveröffentlichen, Singapur, internationale Standardbuchnummer 978-981-281-445-6 internationale Standardbuchnummer 981-281-445-0

http://openlibrary.org/works/OL15759799W/Bits_on_Chips/

Links

Allgemeiner

• Krazit, Tom "-die neuen 65-Nanometer-Chips von AMD nippen an Energie, aber schleppen Intel," C-Netz am 2006-12-21. Wiederbekommen am 8. Januar 2007
• eine große Karte, die ICs durch die allgemeine Zahl und Eine größere verzeichnet, die durch die mfr. Zahl, beider einschließlich des Zugangs zu den meisten datasheets für die Teile Schlagseite hat.
• Praktisches MMIC Design, das durch die Artech internationale Hausstandardbuchnummer 1-59693-036-5 veröffentlicht ist

Autor S.P. Marsh

• Einführung in Leiterplatten und Einheitliche Stromkreise am 6/21/2011

Patente

• - Miniaturisierter elektronischer Stromkreis - J. S. Kilby

• - Einheitliches Halbleiter-Stromkreis-Gerät - R. F. Stewart

• - Methode zu machen hat elektronische Stromkreise - J. S. Kilby miniaturisiert

• - Kondensator für miniaturisierte elektronische Stromkreise oder das ähnliche - J. S. Kilby

Silikongraffiti

• Die Chipworks Silikonkunstgalerie

Einheitlicher Stromkreis stirbt Fotographien

• IC Sterben Fotografie - Eine Galerie von IC stirbt Fotographien