к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Интегральная схема

Интегральная схема - твердотельное устройство, содержащее группу приборов и их соединения (связи), выполненное на единой пластине (подложке). В И. с. интегрируются пассивные элементы (ёмкости, сопротивления) и активные элементы, действие к-рых основано на разл. физ. явлениях. Внутр. связи И. с. преобразуют множество приборов в функциональное устройство для целей информатики, преобразования разл. видов энергии и робототехники. Создание первых полупроводниковых И. с. (1958-59) и начало их серийного выпуска (1960-61) определили рождение микроэлектроники. Поскольку важнейшие И. с. формируются на монокристаллич. подложке, то электронное взаимодействие плотно упакованных микроприборов приводит к новым физ. явлениям. Развитие технологии И. с. позволило создать такие устройства, в к-рых электронное взаимодействие охватывает группы транзисторов (интегральная инжекционная логика); приборы с зарядовой связью (ПЗС), где осуществляется передача эл--статич. заряда в цепях из тысяч МДП-элементов (см. МДП-структура; )приборы на цилиндрических магнитных доменаx, где осуществляется передача "магн, заряда", и т. д. Типы И. с. Важнейшие И. с.- полупроводниковые, а среди них - кремниевые. Физ. и хим. свойства Si, его оксида и нитрида, а также разл. форм аморфного (см. Аморфные и стеклообразные полупроводники)и поликристаллич. Si создают оптимальную основу для интегральной технологии. Простота хим. состава обеспечивает стабильность и надёжность основанных на нём устройств. Свойства Si позволяют создавать разл. датчики, исполнительные микромеханизмы и др. неэлектронные устройства с электронными информационно-управляющими системами. Кроме Si полупроводниковые И. с. изготавливаются из GaAs и нек-рых др. полупроводников. Это повышает быстродействие И. с. (более высокая подвижность носителей заряда) и дополняет кремниевую электронику оптоэлектронными, в т. ч. лазерными, системами (см. Оптоэлектроника). И. с. на переходах Джозефсона (см. Джозефсона эффект)позволяют создавать устройства, потребляющие мин. количество энергии на единицу перерабатываемой информации. Благодаря этому элементы могут быть более плотно упакованы, сокращается длина связей между ними, повышается быстродействие устройства. И. с. на пьезоэлектрич. кристаллах (см. Поверхностные акустические волны)обеспечивают возможность параллельной быстрой обработки и преобразования нек-рых видов сигналов. Однако ни один из перечисл. видов интегральных устройств не обладает универсальностью Кремниевых И. с. И. с. интегрирует в одном кристалле не только множество идентичных приборов, но и приборы, действие к-рых основано на разл. принципах. Напр., И. с. для цифровой обработки данных могут содержать полевые и биполярные транзисторы, И. с. для управления различными объектами или анализа сигналов могут объединить электронные, оптоэлектронные, электромеханические, магнитные и др. микроприборы. Пленарная технология. Полупроводниковые И. с. формируются средствами Планерной технологии. В математике "планарность" означает геометрич. образ, к-рый можно нарисовать на плоскости без пересечения линий. Центр. идея пленарной технологии состоит в том, что проект И. с. представляется в виде комплекта
008-73.jpg
рисунков, к-рые затем последовательно "переводятся" в кристалл с помощью различных физ--хим. процессов (выращивание тонких плёнок металлов и полупроводников, их травление, введение легирующих примесей и т. п.). Планерная технология включает спец. методы проектирования И. с. в виде комплекта плоских рисунков, микролитографию, к-рая позволяет осуществить их перенос на подложку, и методы, обеспечивающие изменение структуры или состава подложки по этим рисункам (рис.). С помощью планарной технологии можно одновременно формировать на подложке 103-108 транзисторов и осуществлять многостадийные процессы, а благодаря этому создавать И. с. со сложной структурой. Таковы, напр., микропроцессор - центр, часть ЭВМ, выполненная в одной или неск. И. с.; запоминающее устройство, содержащее св. 106 ячеек памяти, и т. д. На одной подложке обычно формируется множество И. с. Затем она разделяется на отд. кристаллики - "чипы" (англ, chip - отбитый кусок). Чип - это И. с. без корпуса и внеш. выводов. Его масса 0,5-50 мг, объём 0,2-50 мм3. Т. о., на каждый мм3 чипа и на каждый мг его массы приходится 104 транзисторов. После установки чипа в корпус эти характеристики снижаются в сотни раз (из-за сравнительно больших габаритов и массы корпуса). Но чип может устанавливаться и без корпуса в аппаратуру и даже в организм человека (вживляемые кристаллы). С 80-х гг. интенсивно развивается технология твердотельных И. с. на целых пластинах. Гибридная технология объединяет принципы планарной технологии, с помощью к-рой предварительно формируются микроприборы, и плёночной технологии, средствами к-рой формируются пассивные элементы (сопротивления, конденсаторы, индуктивности) и сеть внутр. связей. В качестве подложки гибридной И. с., на к-рой устанавливаются бескорпусные чипы, используется диэлектрик, иногда металл или полупроводник, защищённые диэлектрич. слоем. Плёночная технология реализует принцип печатного монтажа в миниатюрном интегральном исполнении. Она расширяет диапазон параметров и повышает точность изготовления пассивных элементов. Поэтому она служит важным дополнением планарной технологии. Степень интеграции. Важнейшая характеристика И. с.- степень интеграции, т. е. число активных элементов (для определённости - транзисторов) в одной И. с. По этому показателю И. с. классифицируются на малые (МИС), содержащие до 25 транзисторов, средние (СИС) - до 210, большие (БИС) - до 215 и сверхбольшие (СБИС) - 220 транзисторов. Для более высокой степени интеграции предложен термин "ультрабис". Но в действительности более сложные твердотельные структуры представляют не И. с., а интегральные системы. Максимально возможная (при данном уровне технологии) степень интеграции определяется прежде всего мин. шириной линий рисунка И. с., ограниченной возможностью микролитографии. В совр. И. с. это 2-3 мкм, а в нек-рых И. с. достигается 1 мкм. В структурах, полученных с помощью острофокусированных электронных и ионных пучков, сформированы линии шириной до 2 нм. Оптимальный предел 0,1-0,2 мкм. Для его реализации необходимы коротковолновая фотолитография, рентгенолитографии, электронная и ионная микролитография. Кроме ширины линии, существенна максимально возможная площадь чипа, к-рая определяется качеством подложек и совершенством планарной технологии. Важную роль играет обеспечение надёжности - резервирование, самодиагностика и саморемонт. Они позволяют создавать устройства на частично дефектных и не вполне надёжных элементах. Предельная степень интеграции пластины - системы порядка 109. Степень интеграции можно увеличить последовательным формированием в одной И. с. неск. активных слоев (транзисторы и связи), разделённых диэлектрич. слоями. При этом для каждого активного слоя Si наносится в виде тонкой поликристаллич. плёнки и подвергается рекристаллизационному отжигу. Трёхмерная интеграция позволяет повысить степень интеграции ещё на 1-2 порядка. Степень интеграции и функциональные возможности И. с. ограничены сложностью их внутр. организации и потребляемой мощностью. Планарный принцип синтеза ограничивает число внутр. связей между элементами И. с. Это ограничение влияет на "архитектуру" интегральных устройств. Напр., в едином устройстве можно осуществить только простейшие системы. В более сложных случаях требуется иерархич. организация структуры (в случае ЭВМ - многопроцессорная система с распределённой памятью). Локальная плотность потребляемой мощности, несмотря на низкое энергопотребление каждого транзистора, велика (иногда превышает плотность мощности на поверхности Солнца). Кроме того, при высоких плотностях тока из-за нестабильности тонкоплёночных проводников происходит увлечение ионов металла электронами или электрическим полем. Наиб, экономичны И. с. на парах МОП-транзисторов, почти не потребляющие мощности между циклами переключения, а также на МДП-транзисторах с двухслойным диэлектриком (металл - нитрид - оксид - полупроводник), с плавающим затвором и др., к-рые не потребляют мощности в режиме хранения информации. Развитие интегральной электроники. Уже первые МИС изменили принцип проектирования радиоэлектронной аппаратуры, особенно ЭВМ. Вместо конструирования устройств, измерения характеристик приборов и их взаимного согласования синтез стал осуществляться на логич. уровне. Согласование характеристик транзисторов перешло к технологии. Поскольку И. с. (независимо от степени интеграции) стоят примерно столько же, сколько транзисторы домикроэлектронного периода, то стоимость ЭВМ снижается (в среднем) пропорц. степени интеграции. Однако в МИС интеграция распространилась в основном на цифровые логич. схемы. Практически все МИС выполнялись на основе биполярных транзисторов (см. Транзистор ).С переходом к БИС (60-70-е гг.) доминирующее место заняли полевые транзисторы с МДП-структурой. Они потребляют меньше энергии на каждый бит перерабатываемой информации и обладают более простой структурой, что позволило создать интегральные запоминающие устройства. Переход от БИС к СБИС (2-я пол. 70-х гг.) привёл к созданию 8-, 16- и 32-разрядных микропроцессоров и И. с. с ёмкостью памяти 104-106 бит. Выпускаются также БИС и СБИС для управления автомобильными двигателями, телевизорами (неск. кристаллов заменяют всю низковольтную аппаратуру телеприёмника) и т. д. Интенсивно развиваются аналоговые и цифроаналоговые БИС и СБИС, а также интегральная схемотехника СВЧ-диапазона. И. с. позволяют упростить и усовершенствовать и механич. системы (печатающие устройства, швейные машины, фотоаппараты и др.), в к-рых большинство механич. узлов, выполняющих управляющие функции, могут быть заменены на БИС или СБИС. Проектирование самих И. с. стало осуществляться с помощью систем автоматич. проектирования (САПР), позволяющих формировать СБИС для конкретной задачи из базовых кристаллов, "библиотек" стандартных элементов, а также спец. сети внутр. связей. Кроме того, СБИС дают возможность создавать персональные ЭВМ. СБИС - одновременно и почти готовое вычислит, устройство, и элемент многопроцессорной ЭВМ. позволяющей достичь производительности в 1010-1011 операций в 1 с и осуществлять моделирование фпз. явлений.

Литература по интегральным схемам

  1. Дорфман В. Ф., Твердотельные интегральные структуры и их синтез, М., 1981;
  2. Мурога С., Системное проектирование сверхбольших интегральных схем, пер. с англ., т. 1-2, М., 1985;
  3. Новиков В. В., Теоретические основы микроэлектроники, M., 1972;
  4. Секен К., Tомсет M., Приборы с переносом заряда, пер. с англ., M., 1978;
  5. Чистяков Ю. Д., Райнова Ю. П., Физико-химические основы технологии микроэлектроники, M., 1979;
  6. Mейндл Дж., Элементы мпк-роолектронных схем, пер. с англ., "УФИ", 1979, т. 127, с. 297.
В. Ф. Дорфман

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, "мысленный эксперимент" фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей "мысленных экспериментов" является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его "куклой" - фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, "мысленными экспериментами" привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие "фантики" от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").

Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.

Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 10.11.2021 - 12:37: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:36: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:36: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от д.м.н. Александра Алексеевича Редько - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:35: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:34: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вадима Глогера, США - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:18: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> Волновая генетика Петра Гаряева, 5G-контроль и управление - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:18: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:16: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:15: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Екатерины Коваленко - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:13: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вильгельма Варкентина - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution