Σπίτι > Ειδήσεις > Περιεχόμενο
Ανάπτυξη IC ολοκληρωμένου κυκλώματος
Jul 11, 2017

Με το βασικό IC που υπάρχει τώρα, το επόμενο στάδιο της ιστορίας ήταν στην ανάπτυξη ολοκληρωμένου κυκλώματος.

Έπρεπε να εξελιχθεί από το να είναι ένα εργαστήριο υψηλού κόστους διαθέσιμο για μερικές εξειδικευμένες εφαρμογές σε ένα όπου ήταν διαθέσιμο με χαμηλό κόστος και για όλες τις ηλεκτρονικές αρένες.

Η ανάπτυξη του ολοκληρωμένου κυκλώματος με τη σημερινή του κατάσταση ευρείας χρήσης χρειάστηκε πολλά χρόνια και μεγάλη ανάπτυξη.

Ωστόσο, το κόστος μειώθηκε σταδιακά και η χρήση αυξήθηκε σταθερά καθώς αναπτύχθηκαν περισσότερα προϊόντα για να επωφεληθούν από την τεχνολογία IC.

 

Πρόωρη ανάπτυξη

Η έγκαιρη πρόοδος στην ανάπτυξη του IC δεν ήταν εύκολη. Το υψηλό κόστος έδειξε τις δυσκολίες που αντιμετώπιζαν. Η απόδοση ήταν ένα σημαντικό πρόβλημα. Μόνο μια περιορισμένη ακρίβεια ήταν διαθέσιμη με τις διαδικασίες που ήταν διαθέσιμες εκείνη την εποχή, και αυτό σήμαινε ότι μόνο ένα μικρό ποσοστό των τσιπ λειτουργούσε σωστά. Όσο πιο περίπλοκο το τσιπ, τόσο μικρότερη είναι η πιθανότητα να λειτουργήσει. Ακόμα και τα κυκλώματα με μερικές δεκάδες συστατικά έδωσαν αποδόσεις περίπου 10%.

Το μεγαλύτερο μέρος της ανάπτυξης της IC στη δεκαετία του 1960 ήταν αφιερωμένο στην αύξηση της απόδοσης. Αναγνωρίστηκε ότι το κλειδί για την επιτυχία στον τομέα αυτό έγκειται στο να είναι σε θέση να κατασκευάζει οικονομικά τις ΜΣ. Αυτό θα μπορούσε να επιτευχθεί μόνο εάν το ποσοστό των κυκλωμάτων εργασίας σε ένα δίσκο θα μπορούσε να αυξηθεί σημαντικά.

Οι περισσότερες από τις εξελίξεις και οι πρόοδοι έγιναν στις ΗΠΑ λόγω του ποσού που διατέθηκε για τη διαστημική έρευνα.

Παρά αυτές τις άλλες χώρες προέβη σε ορισμένες σημαντικές προόδους. Η Ευρώπη ήταν καλά με τον τομέα. Στο Ηνωμένο Βασίλειο, η Plessey ανέλαβε πολλές προπαρασκευαστικές εργασίες για το Royal Radar Establishment. Άλλες εταιρείες, όπως η Ferranti, τα στάνταρ τηλέφωνα και τα καλώδια (STC) και η Mullard (τώρα μέρος της Philips, η οποία με τη σειρά της άλλαξε σε NXP) προσχώρησαν όλοι στη λέσχη IC. Άλλες χώρες της Ευρώπης είδαν το ίδιο ενδιαφέρον σε αυτές τις νέες συσκευές.

Η Ιαπωνία, η οποία γρήγορα έγινε μια πολύ σημαντική δύναμη στην παγκόσμια οικονομία, είδε τη σημασία της τεχνολογίας ημιαγωγών. Στους περισσότερους τομείς έρευνας από τα πρώτα τρανζίστορ παραγωγής στην ίδια την τεχνολογία IC ήταν μόνο περίπου δύο χρόνια πίσω από τις ΗΠΑ. Μία από τις πρώτες ιαπωνικές εταιρείες που παρήγαγαν ICs ήταν η Nippon Electric Company, NEC η οποία έφερε τα πρώτα της προϊόντα στην αγορά το 1965.

Συνειδητοποιώντας τα τεράστια ποσά της έρευνας που θα χρειαζόταν για να κερδίσει μια ηγετική θέση παγκοσμίως, πέντε από τους μεγαλύτερους κατασκευαστές ιαπωνικών IC συνεργάστηκαν σε μια κοινή ερευνητική επιχείρηση με την κυβέρνηση το 1975. Αυτό το σχέδιο πλήρωσε τεράστια μερίσματα, τοποθετώντας μερικές από αυτές τις εταιρείες ακριβώς στην κορυφή τους πίνακες για τις πωλήσεις ΠΣ.

 

Οι νέες τεχνολογίες IC αναπτύχθηκαν

Όλες οι πρώτες εργασίες σχετικά με την τεχνολογία IC είχαν αναληφθεί χρησιμοποιώντας τη διπολική τεχνολογία. Πολύ σύντομα διαπιστώθηκε ότι η διάχυση της θερμότητας ήταν ο μεγαλύτερος παράγοντας που περιορίζει την ανάπτυξη του μεγέθους και της πολυπλοκότητας των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Με τον αριθμό των εξαρτημάτων σε ένα IC που είναι συσκευασμένα σε μια πολύ μικρή περιοχή τα προβλήματα θερμότητας ήταν πολλές τάξεις μεγέθους χειρότερα από ό, τι αν το κύκλωμα είχε κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας διακριτά εξαρτήματα.

Αρχικά, οι εργασίες επικεντρώθηκαν στην εξεύρεση αποτελεσματικότερων τρόπων για την απομάκρυνση της θερμότητας, αλλά αυτό είχε περιορισμένη επιτυχία. Σύντομα έγινε φανερό ότι χρειάστηκε μια πιο επαναστατική προσέγγιση, εάν τα επίπεδα ολοκλήρωσης αυξάνονταν.

Η απάντηση στην πορεία προς τα εμπρός για την ανάπτυξη ολοκληρωμένου κυκλώματος ήρθε με τη μορφή μιας νέας τεχνολογίας τρανζίστορ. Κατασκευάστηκε για πρώτη φορά το 1963 το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου είχε μεγάλα πλεονεκτήματα δεδομένου ότι η πύλη δεν κατανάλωσε σχεδόν κανένα ρεύμα. Επίσης, το κανάλι είχε σχετικά χαμηλή αντίσταση "on" και υψηλή αντίσταση "off". Αυτό το καθιστά ιδανικό για ψηφιακές εφαρμογές όπου η τρέχουσα κατανάλωση μπορεί να μειωθεί κατά πολλές τάξεις μεγέθους.

Η Texas Instruments οδηγούσε και πάλι το δρόμο και ήταν η πρώτη εταιρεία που κυκλοφόρησε μια συσκευή MOS στην αγορά το 1966. Η πρώτη συσκευή τους ήταν ένας δυαδικός έως δεκαδικός μετατροπέας, αλλά πολλοί άλλοι ακολούθησαν λίγο αργότερα.

 

Περαιτέρω επίπεδα ολοκλήρωσης

Καθώς η τεχνολογία MOS είχε κατακτήσει σε μεγάλο βαθμό το πρόβλημα της απόσβεσης της θερμότητας, ο τρόπος ανοίγει για την ανάπτυξη πολύ υψηλότερων επιπέδων ολοκλήρωσης.

Η πρόοδος σε αυτόν τον τομέα της ανάπτυξης ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ήταν πολύ γρήγορη. Μόλις ένα χρόνο μετά το Texas που κυκλοφόρησε την πρώτη συσκευή τους, η Fairchild ανέλαβε την πρωτοπορία κατασκευάζοντας μια συσκευή με πάνω από χίλια τρανζίστορ. Το τσιπ ήταν μνήμη RAM 256 bit και ήταν η πρώτη σημαντική προσπάθεια να κατακτήσει την κυριαρχία της μνήμης μαγνητικού πυρήνα που χρησιμοποιήθηκε στους υπολογιστές αυτή τη στιγμή.

Ενώ ήταν ορόσημο στην τεχνολογία ημιαγωγών, η συσκευή δεν ήταν εμπορική επιτυχία. Το τσιπ ήταν περίπου διπλάσιο από το παραδοσιακό μνήμη και δεν πωλούσε. Παρ 'όλα αυτά, έδειξε τον τρόπο με τον οποίο η τεχνολογία των ημιαγωγών έπρεπε να προχωρήσει. Μόνο όταν δρομολογήθηκαν 1 kbit RAM, οι συσκευές ημιαγωγών άρχισαν να παρουσιάζουν πλεονέκτημα.

 

Καθώς η δεκαετία του 1970 προχώρησε η τεχνολογία MOS κατέστη η κυρίαρχη μορφή IC. Παρόλο που τα γραμμικά ολοκληρωμένα κυκλώματα κέρδιζαν τη δημοτικότητα και τα μάρκες, όπως ο γνωστός ενισχυτής 741, εισήχθησαν, ήταν η τεχνολογία MOS που κυριάρχησε στην αγορά. Τα επίπεδα ολοκλήρωσης συνέχισαν να αυξάνονται και οι νέες ιδέες άρχισαν να αναπτύσσονται στο μυαλό των σχεδιαστών IC.