برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

آیا تا کنون کلمه مدارات مجتمع را شننیده اید؟ آیا هیچ آگاهی در مورد آن دارید؟ در این پست اطلاعاتی در این رابطه به شما عزیزان ارائه خواهیم داد.
مدار های دیجیتال با مدارهای مجتمع ساخته می شوند. یک مدار مجتمع ( یا آی سی ) یک کریستال کوچک نیمه هادی به نام تراشه است. که قطعات الکترونیکی را برای گیت های دیجیتال در خود دارد. اتصالات داخل تراشه مدار مورد نیاز را به وجود می آورند. تراشه در داخل یک محفظه پلاستیک و یا سرامیک جاسازی می شود. و اتصالات آن با سیم های طلایی نازک به پایه های خارجی جوش داده می شود تا مدارات مجتمع به وجود آیند.
تعداد پایه ها ممکن است از 14 پایه در بسته های کوچک تا 100 پایه یا بیشتر در بسته های بزرگتر تغییر کند. هر مدار مشترک یا آی سی دارای یک مشخصه عددی ست که روی سطح بسته بندی آن برای شناسایی چاپ میشود. هر سازنده یک کتابچه راهنما یا کاتالوگ با شرح دقیق و تمام اطلاعات لازم در باره آی سی های ساخت خود را چاپ می کند.

باپیشرفت تکنولوژی مدار های مجتمع تعداد گیت هایی که می تووانست در یک تراشه جای گیرد به میزان قابل توجه ای افزایش یافت. تراشه هایی که دارای چند گیت داخلی بودند و آن دسته که چند صد گیت دارا بودند در بسته هایی با ظرفیت یا مقیاس کوچک متوسط یا بزرک جای داده شده اند.
مدار های مجتمع با مقیاس کوچک (SSI) دارای چند گیت مستقل در یک بسته واحد هستند. ورودی ها و خروجی های گیت ها مستقیما به پایه های بسته متصل اند. تعداد گیت ها معمولا کمتر از 10 و محدود به تعداد پایه ها در آی سی می باشند.
قطعات مجتمع با مقیاس متوسط (MSI) دارای تقریبا 10 الی 200 گیت در هر بسته می باشند. این وسیله ها معمولا توابع دیجیتال ساده همچون دیکدر ها - جمع کننده ها و ثبات ها را اجرا می نمایند.
مدار ها یا وسایل مجتمع با مقیاس بزرگ (LSI) بین 200 تا چند هزار گیت در هر بسته دارند. این بسته ها سیستم های دیجیتالی همچون پردازنده ها- تراشه های حافظه و ماژول های قابل بر نامه ریزی را شامل می شوند.
قطعات مجتمع با مقیاس بسیار بزرگ (VLSI) حاوی هزاران گیت در یک بسته اند. مثال هایی از این گروه عبارتند از آرایه های بزرگ حافظه/ تراشه های پیچیده ریز کامپیو تر ها. VLSI ها به دلیل کوچکی و ارزانی انقلابی در تکنولوژی ساجت سیستم ها کامپیو تری به وجود آورده و به طراحان امکان ساخت و ایجاد ساختار هایی را دادند که قبلا اقتصادی نبودند.

مدار های مجتمع نه تنها بر اساس عملکرد منطقی شان طبقه بندی می شوند بلکه از نظر تکنولوژی خاص مدار هایی که به آن تعلق دارند نیز دسته بندی می گردند. تکنولوژی به کار رفته در مدار را خانواده منطقی دیجیتال می خوانند. هر خانواده منطقی مدار الکترونیکی پایه خاصی را داراست که مدار ها و و توابع دیجیتال پیچیده تر بر اساس آن تهیه می شوند.
مدار پایه در هر تکنولوژی یک گیت NAND/NOR و یا معکوس کننده است.
در نام گذاری تکنولوژی ار قطعات الکترونیکی به کار رفته در ساخت مدار پایه معمولا استفاده می شود. بسیاری از خانواده های مختلف منطقی به صورت مدار های مجنمع در سطح تجاری عرضه شده اند. متداول ترین خانواده ها در زیر معرفی شده اند:
TTL-منطق ترانزیستور -ترانزیستور
ECL-منطق کوپل امیتر
MOS-منطق فلز- اکسید- نیمه هادی
CMOS-منطق فلز - اکسید - نیمه هادی مکمل


























 مدارات مجتمع - 1 

در الكترونیك، یك مدار مجتمع (IC، میكرومدار، میكروچیپ، چیپ سیلیكونی یا چیپ) یك مدار الكترونیكی مینیاتوری شده است كه به طور عمده شامل وسایل نیمه هادی بعلاوه اجزای پسیو است، كه بر روی لایه ای نازك از مواد نیمه هادی ساخته می شوند.

یك مدار مجتمع هایبرید نیز یك مدار الكترونیكی مینیاتوری شده بر روی نیمه هادی مخصوص است بعلاوه اجزای پسیو كه روی یك لایه یا برد مداری قرار دارد.

این مقاله در مورد مدار مجتمع یكپارچه است.
 

محتویات

1- مقدمه
2- پیشرفتها در مدارات مجتمع
3- محبوبیت آی سی ها
4- طبقه بندی آی سی ها
5- ساختن

5-1- ساخت
5-2- بسته بندی كردن

6- تاریخچه، مبدا، و نسل ها

6-1- SSI, MSI, LSI
6-2- VLSI
6-3- ULSI, WSI, SOC

7- دیگر توسعه ها
8- نوشتار سیلیكونی
5- سازندگان معروف
8- منابع

مقدمه


مدارات مجتمع با یافته های تجربی جدید نشان دادند كه دستگاههای نیمه هادی می توانند كاركرد لامپهای خلاء را انجام دهند، و در اواسط قرن بیستم پیشرفت تكنولوژی در ساخت نیمه هادیها نیز این امر را بهبود بخشیدند. مجموعه ای از تعداد زیادی ترانزیستور كوچك در یك چیپ كوچك پیشرفت عظیمی  در اجزاء الكترونیكی گسسته بود. قابلیت تولید انبوه مدارات مجتمع، قابلیت اعتماد و روش ساختن بلوكی در طراحی مدار، پذیرش سریع آی سی های استاندارد را به جای طراحی با ترانزیستورهای گسسته بوجود آوردند.


خانه های حافظه و لایه های منطقی و ورودی/خروجی
مدار مجتمع Atmel Diopsis 740

دو مزیت هزینه و كارائی در مقابل مدارهای گسسته وجود دارند. در آی سی ها هزینه پائین است چون چیپ ها با تمامی اجزایشان به طور واحد توسط فتولیتوگرافی پرین می شوند و از ترانزیستورهای جدا در یك زمان استفاده نمی كنند. كارائی نیز بالاتر است، از آن جهت كه اجزاء به سرعت سوئیچ می كنند و توان كمی مصرف می كنند چون اجزاء كوچك و نزدیكتر به یكدیگرند. همچنان كه در سال 2006 رنج مساحت چیپها از كمتر از میلی متر مربع تا حدود350mm2  درون خود بالاتر از 1 میلیون ترانزیستور را در هر متر مربع جای دادند.   

پیشرفتها در مدارات مجتمع


از جمله پیشرفتهای مهم مدارات مجتمع، میكروپروسسورها(هسته های پردازشگر) هستند كه همه وسایل را از كامپیوتر گزفته تا گوشی های موبایل و اجاق های مایكروویو كنترل می كنند. چیپ های حافظه دیجیتال و (ASIC(1 ها مثالهای دیگری از خانواده IC ها هستند كه برای جامعه اطلاعاتی مدرن مهم هستند. از این جهت كه هزینه طراحی و توسعه مدارهای مجتمع مركب كمی زیاد است، توسعه  و تولید میلیونی آنها می تواند هزینه را مینیمم كند. كارائی IC ها بالاست، زیرا بدلیل اندازه كوچك، زمان كوتاهی برای عبور (گذر) سیگنال در هنگام روشن شدن  مدارات منطقی كم مصرف نظیر (CMOS(2 ها در هنگام سوئیچ كردن با سرعت های بالا، می گیرد.


میكروكنترلر Intel 8742 شامل CPU با فركانس 12MHz
و 128byte RAM و 2048byte EPROM و ورودی/خروجی

IC ها طی سالهای متمادی به طور منظم كوچك و كوچك تر شده اند و باعث شده اند كه مدارات بیشتری در یك چیپ با همان اندازه جای گیرند. این "گنجایش" رو به افزایش در واحد سطح  می تواند برای كاهش هزینه و افزایش كاربرد استفاده شود - قانون مور در تفسیر مدرن خود بیان می كند: تعداد ترانزیستورها در مدرات مجتمع در هر دو سال، دو برابر می شوند. اكثرا هر چه اندازه كوچك تر می شود، همه چیز بهینه می شود -. هزینه به ازای واحد و مصرف توان سوئیچ كردن پائین و سرعت بالا می رود. به هر حال IC ها با مقیاس نانومتری بدون مشكلاتشان نیستند، از جمله مهمترین آنها نشت جریان الكتریكی است. اما این مشكلات غیرقابل حل نیستند و در آینده نزدیك حل خواهند شد و یا حداقل پس از آشنائی با دی الكتریكهای high-k اصلاح می شوند. از آنجا كه سود این سرعت و مصرف توان برای كاربران نهائی(EndUsers) پوشیده نیست، رقابت شدیدی میان سازندگان، برای استفاده هندسه بهتر وجود دارد. این جریانات و گزارش رویه ها در سالهای آینده نزدیك توسط (ITRS(3 به خوبی شرح داده شده است.

محبوبیت IC ها


فقط پس از نیم قرن از اولین گام توسعه، IC ها در همه جا حضور دارند. كامپیوتر ها، تلفن های همراه و سایر وسایل دیجیتال كه قسمت جدانشدنی ساختار جوامع مدرن هستند و این به معنی است كه محاسبات پیشرفته، مخابرات، سیستمهای ساخت و انتقال، شامل اینترنت همه بسته به حضور مدارهای مجتمع هستند. در حقیقت، بسیاری از محققان معتقدند كه دوره دیجیتال با مدارات مجتمع آورده شد و یكی از اتفاقات مهم در تاریخ بشریت بوده و هست!

طبقه بندی IC ها



یك آی سی CMOS 4000 در DIP

مدارات مجتمع می توانند به سه دسته آنالوگ، دیجیتال و سیگنال مخلوط (هم آنالوگ و هم دیجیتال در یك چیپ) تقسیم می شوند.

مدارت مجتمع دیجیتال می توانند شامل هر چیزی باشند، كمتر از هزاران تا میلیون ها دروازه منطقی، فلیپ فلاپ ها، مولتی پلكسرها و سایر مدارات در كمتر از میلی متر مربع جای می گیرند. اندازه كوچك این مدارات باعث می شود تا سرعت بالا، پراكنگی كم توان و كاهش هزینه تولید را در برابر نمونه های روی برد مداری مجتمع داشته باشیم. این IC های دیجیتال كه به طور معمول میكروپروسسورها، DSP ها و میكروكنترلها هستند، با استفاده از ریاضیات باینری برای پردازش سیگنالهای صفر و یك كار می كنند.

آی سی های آنالوگ نظیر سنسورها، مدارات مدیریت توان و تقویت كننده های عملیاتی با پردازش سیگنالهای پیوسته كار می كنند. آنها اعمالی نظیر تقویت، فیلترهای اكتیو، دمدولاسیون، میكس و غیره را انجام می دهند. آی سی های آنالوگ كار را برای طراحان مدار آسان ساخته اند زیرا با داشتن ساختار آماده (ماژولار) با طراحی حرفه ای بجای طراحی های سخت مدارات آنالوگ از ابتدا جایگزین می شوند.

IC ها همچنین می توانند تركیبی از مدارات دیجیتال و آنالوگ روی یك چیپ باشند تا كارهائی نظیر A/D و D/A را انجام دهند. این مدارات اندازه كوچكتر و هزینه كمتر را به ارمغان می آورند، ولی باید به دقت استفاده شوند تا تداخل سیگنال نداشته باشند.


1: Application-Specific Integrated Circuit
2: Complementary Metal Oxide Semiconductor
3: International Technology Roadmap for Semiconductors



در این قسمت شما را با فرآیند ساخت و بسته بندی كردن مدارات مجتمع آشنا می كنیم.


 

محتویات

1- مقدمه
2- پیشرفتها در مدارات مجتمع
3- محبوبیت آی سی ها
4- طبقه بندی آی سی ها
5- ساختن

5-1- ساخت
5-2- بسته بندی كردن

6- تاریخچه، مبدا، و نسل ها

6-1- SSI, MSI, LSI
6-2- VLSI
6-3- ULSI, WSI, SOC

7- دیگر توسعه ها
8- نوشتار سیلیكونی
5- سازندگان معروف
8- منابع

ساخت


نیمه هادیهای جدول تناوبی عناصر شیمیائی احتمالا به عنوان موادی برای لوله های خلاء حالت جامد شناخته شدند. این كار توسط ویلیام شالكی(1) در آزمایشگاه بل صورت گرفت. در آغاز اكسید مس و در ادامه ژرمانیوم و سپس سیلیكون در دهه های 1940 و 1950 مورد بررسی قرار گرفتند.


ساختار سه بعدی بخش استاندارد كوچك با سه لایه فلز
(دی الكتریك نشان داده نشده). ساختار  رنگ شنی فلز
اتصال  دهنده  داخلی با  ستونهای عمودی  هستند  كه
اتصالاتی از جنس تنگستن  هستند. ساختار  قرمز پررنگ
گیتهای پلی سیلیكون هستند و ساختار آبی پائینی توده
سیلیكون بلوری است.

امروزه سیلیكونهای تك كریستالی، مواد اصلی مدارهای مجتمع هستند، اگرچه تركیبات گروههای III-V از جدول تناوبی مانند گالیوم ارسنید برای كاربردهای ویژه نظیر LED ها، لیزرها، باتریهای خورشیدی و مدارات مجتمع پرسرعت تر مورد استفاده قرار می گیرند. دهه ها طول كشید تا روشهای ساخت بدن نقص كریستالها در ساختارهای كریستالی مواد نیمه هادی به سرانجام برسند یا حداقل به پیشرفت قابل توجهی دستیابند.

آی سی های نیمه هادی در یك رویه لایه لایه ای ساخته می شوند كه شامل مراحل كلیدی زیر است:

تصویر برداری
نقشه گذاری
حك كردن
گامهای اصلی به همراه تغلیظ(ناخالص سازی)، تمیز كردن و مسطح سازی كامل می شوند.

ویفرهای سیلیكونی تك كریستالی(برای كاربردهای ویژه، سیلیكون روی یاقوت یا ویفرهای گالیم ارسنید) به عنوان بستر اصلی استفاده می شوند. فتولیتوگرافی برای علامت گذاری مكانهائی استفاده می شود كه یا باید نوشته شوند و یا اینكه پلی سیلیكون، عایق یا فلز(مانند آلومینیوم) در آنها قرار گیرد.

مدارات مجتمع تركیبی از چندین لایه تو در تو هستند كه توسط لیتوگرافی تعریف می شوند و به صورت نرمال در رنگهای مختلف نشان داده می شوند. بعضی از لایه ها نشانه گذاری می شوند تا مواد ناخالصی جهت تغلیظ توسط آنها در لایه پخش شوند كه لایه های انتشار نامیده می شوند، بعضی نیز برای تزریق یونهای اضافی تعریف می شوند كه لایه كاشت نام دارند و بعضی نیز هادی تعریف می شوند و به لایه پلی سیلیكون یا لایه فلز نامگذاری می شوند و بعضی دیگر جهت ارتباط بین لایه های هادی در نظر گرفته می شوند كه لایه اتصال نامیده می شوند. همه اجزاء با تركیبی از این لایه ها ساخته می شوند.

ساختار ترانزیستور در فرآیند خودآرائی CMOS شكل می گیرد، هر جا كه لایه گیت(پلی سیلیكون یا فلز) از لایه انتشار عبور می كند.
ساختار مقاومت، نوارهای پر پیچ و خم با طولهای متفاوت است كه بار (Load) را در مدار شكل می دهند. نسبت طول ساختار مقاومت به پهنایش تركیب شده با مقاوت صفحه اش، مقاومت را مشخص می كند.
ساختار خازنی در شكل شباهت بسیاری به صفحات موازی هادی خازنهای الكتریكی مرسوم دارد، ولی در اینجا بر اساس مساحت صفحه ها تشكیل می شود كه مواد عایق بین آنها قرار دارد. بدلیل محدودیت ها در اندازه، تنها خازنهای كوچك می توانند در یك IC ساخته شوند.
ساختار سلفی نیز می تواند توسط سیم پیچهای كوچك روی چیپ ساخته شود و یا اینكه توسط ژیراتور مدلسازی شود.

از آنجا كه وسایل CMOS تنها در هنگام انتقال بین حالتهای منطقی جریان می كشند، توان بسیار كمتری نسبت به انواع BJT مصرف می كنند.

حافظه های دسترسی تصادفی (RAM) نوعی معمولی و مورد استفاده زیاد از IC ها هستند؛ اما حتی یك میكروپروسسور هم یك حافظه روی چیپ خواهد داشت. اگر چه ساختارها پیچیده هستند- با عرضهائی كه در هر دهه كوچك تر می شوند- ولی لایه ها بسیار نازك تر از عرض وسایل هستند. لایه های مواد بسیار شبیه به رویه فتولیتوگرافی ساخته می شوند، اگر چه امواج نوری در طیف های مرئی نمی توانند جهت نمایاندن یك لایه از مواد بكار روند زیرا برای این عملیات خیلی بزرگ هستند، بنابراین فوتونهای فركانسهای بالاتر (معمولا فرابنفش) برای نگاشتن هر لایه بكار می روند. از آنجائی كه هر عملیات بسیار كوچك است، میكروسكوپهای الكترونی، تجهیزات لازم برای مهندسین عملیات است كه ممكن است بخواهند رویه ساخت را اشكال زدائی كنند.

هر وسیله قبل از بسته بندی توسط تجهیزات تست اتوماتیك (ATE) تست می شوند. سپس ویفر به شكل بلوكهای مستطیلی برش داده می شود كه هر برش Die نامیده می شوند. سپس هر برش مناسب توسط سیمهای آلومینیومی (یا طلائی) متصل می شود كه به لایه ها جوش داده شده اند و معمولا در لبه های برش یافت می شوند. پس از بسته بندی، وسایل به سمت تست نهائی می روند كه از دستگاهی مشابه ATE استفاده می شود.   

بسته بندی


ابتدائی ترین مدارهای مجتمع كه روی بسته های مسطح سرامیكی بسته بندی می شدند به دلیل قابلیت اطمینان و همچنین اندازه كوچك برای سالهای زیادی در ارتش به كار گرفته می شدند. بسته بندی تجاری به سرعت به سمت (DIP(2 ها رفت. این روند در ابتدا با سرامیك سپس با پلاستیك بود. در دهه 1980 تعداد پین های مدارات VLSI از محدودیت های عملی بسته بندی DIP ها نیز بیشتر شد و همین منجر به بوجود آمدن بسته بندیهای (PGA(3 و (LCC(4 گردید.


1: William Shockley at Bell Laboratories

2: Dual In-line Package چیپ هائی را معرفی می كند كه با دو ردیف پایه در دو طرف چیپ ساخته می شوند نظیر میكروهای مرسوم.

3: Pin Grid Array: نوعی بسته بندی مدارات مجتمع كه در آن اتصالات كوچك فلزی به صورت شبكه مربعی یا مستطیلی از چیپ بیرون آمده اند و فاصله بین آنها 0.1in در هر جهت است.

4: Leadless Chip Carrier


SSI, MSI, LSI

ابتدائی ترین نسل IC ها شامل ترانزیستورهای بسیار كمی بودند كه (SSI(1 نامیده شدند. آنها در مداراتی استفاده می شدندكه شامل تعداد ترانزیستورهای در حدود عدد 10 بودند.

گام بعدی در توسعه مدارات مجتمع در دهه 1980 اتفاق افتاد. وسایلی پدید آمدند كه در آنها از صدها ترانزیستور در یك چیپ استفاده می شد كه به آنها (MSI(2 می گویند. آنها از نظر اقتصادی نیز جذاب بودند زیرا هزینه آنها بسیار كمتر از SSI ها بود. آنها موجب می شدند تا سیستم های پیچیده تر با بردهای مداری كوچك تر ساخته شوند و كار سر هم كردن آنها بدلیل كمتر بودن اجزای گسسته كمتر شده و مزایای دیگری نیز به مدار افزوده شود.

توسعه بعدی كه با فاكتور اقتصادی مشابهی نظیر MSI همراه بود منجر به ساخت (LSI(3 ها در دهه 1970 گردید كه  از دهها هزار ترانزیستور در یك چیپ ساخته شده بودند.

مدارات مجتمعی همچون RAM های یك كیلو بیتی، چیپ های ماشین حساب و اولین میكروپروسسورها كه در اوایل دهه 1970 به تعداد كمی ساخته می شدند، زیر 4000 ترانزیستور داشتند. مدارات LSI نزدیك به 10,000 ترانزیستور در حدود سال 1974 برای حافظه های مركزی كامپیوتر ها و میكروپروسسورهای نسل دوم ساخته شدند .   

VLSI



اتصالات لایه فوقانی میكروپروسسور
 Intel 80486DX2

قدم نهائی روند پیشرفت در دهه 1980 آغاز گردید و تاكنون ادامه دارد، این قدم (VLSI(4 بود. می توان این گونه گفت كه این قدم از صدها هزار ترانزیستور در دهه 1980 به صدها میلیون ترانزیستور در سال 2007 رسیده است.

هیچ یافته ای نبود كه به تنهائی باعث این افزایش در پیچیدگی شود، هر چند فاكتورهای بسیاری كمك می كردند. حركت ساخت و ساز IC ها با قوانین كوچكتر (نظیر علم نانو و قبل از آن) و ساختارهای تمیزتر، اجازه ساخت چیپها با ترانزیستورهای بیشتر و بازدهی كافی را می دهد. وسایل طراحی به اندازه كافی بهینه شده اند تا به پایان رساندن این گونه طرحها را در زمان قابل قبول عملی سازند. بازدهی انرژی بیشتر CMOS با PMOS و NMOS جایگزین گردید تا از افزایش زیاد در توان جلوگیری شود.

در 1986 اولین چیپ RAM یك مگابایتی معرفی گردید كه شامل بیشتر از یك میلیون ترانزیستور بود. چیپ های میكروپروسسور از ركورد میلیونی ترانزیستور  در 1989 و بیلیون ترانزیستور را در 2005 نیز گذشتند. این روند به طور صعودی افزایش می یابد با چیپ هائی كه در سال 2007 شامل دهها بیلیون ترانزیستور حافظه هستند.

VLSI conferences
ISSCC – IEEE International Solid-State Circuits Conference
CICC – IEEE Custom Integrated Circuit Conference
ISCAS – IEEE International Symposium on Circuits and Systems
VLSI – IEEE International Conference on VLSI Design
DAC – Design Automation Conference
ICCAD – International Conference on Computer-Aided Design
ESSCIRC – European Solid-State Circuits Conference
ISLPED – International Symposium on Low Power Electronics and Design
ISPD – International Symposium on Physical Design
ISQED – International Symposium on Quality Electronic Design
DATE – Design Automation and Test in Europe
ICCD – International Conference on Computer Design
IEDM – IEEE International Electron Devices Meeting
GLSVLSI – IEEE Great Lakes Symposium on VLSI
ASP-DAC – Asia and South Pacific Design Automation Conference
MWSCAS – IEEE Midwest Symposium on Circuits and Systems
ICSVLSI – IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI
IEEE Symposia on VLSI Circuits and Technology

VLSI journals
ED – IEEE Transactions on Electron Devices
EDL – IEEE Electron Device Letters
CAD – IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, IEEE web site for this journal
JSSC – IEEE Journal of Solid-State Circuits
VLSI – IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems
CAS II – IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Analog and Digital Signal Processing
SM – IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing
SSE – Solid-State Electronics
SST – Solid-State Technology
TCAD – Journal of Technology Computer-Aided Design

ULSI, WSI, SOC


برای بازتاب رشد بیشتر در پیچیدگی، عبارت (ULSI(5 بیان شد كه برای چیپ هائی با پیچیدگی بیشتر از یك میلیون ترانزیستور پیشنهاد شده است. به هر حال هیچ تفاوت آن چنانی بین VLSI و ULSI وجود ندارد. از این رو به طور عادی در متون تخصصی عبارت "VLSI" ، عبارت ULSI را نیز می پوشاند و "ULSI" فقط برای مواقعی نگه داشته می شود كه نیاز به تاكید در پیچیدگی چیپ است، مثلا در خرید و فروش.

نهایت تكنیك كوچك سازی (WSI(6 است. تلاش ها برای تجاری شدن این گام از دهه 1980 به شكست بر می خورد كه اكثراً به دلیل مسائل و مشكلات " قابلیت ساخت بدون نقص" است و به نظر نمی رسد كه از اولویت های صنایع باشد.

پیشرفتها در ساختن نیمه هادیها موجب حمله دیگری به پیچیدگی IC شد كه طرح (SOC(7 نام دارد. در این روش اجزاء به طور سنتی به صورت چیپهای جداگانه ساخته می شوند كه با هادی بر روی بردهای مداری به یكدیگر متصل می شوند. در این روش اجزاء‌ بر روی یك چیپ یكسان قرار گرفته اند كه شامل حافظه، میكرو پروسسور(ها)، واسطه های خارجی، كنترلرهای منطقی ورودی/خروجی، مبدلهای دیتا و سایر اجزاء هستند كه با تركیب یكدیگر تمام سیستم الكترونیكی را می سازند.


1: Small-Scale Integration
2: Medium-Scale Integration
3: Large-Scale Integration
4: Very Large-Scale Integration
5: Ultra-Large Scale Integration
6: wafer-scale integration
7: System-on-Chip



در دهه 1980 مدارات مجتمع پیشرفت كردند. این وسایل شامل مداراتی هستند كه توابع منطقی و اتصالات می توانند توسط كاربر برنامه ریزی شوند ودر مقابل آن مدارات ثابتی هستند كه توسط سازندگان مدار ساخته می شوند. این قابلیت این امكان را فراهم می كند كه یك چیپ برنامه ریزی شود تا كارهای مختلفی از نوع LSI را انجام دهد، نظیر دروازه های منطقی، جمع كننده ها و رجیسترها. (FPGA(1 ها می توانند كارهای دهها هزار مدار LSI را بطور موازی و در فركانسهای تا 550MHz انجام دهند.

تكنیك ها توسط صنایع ساخت مدارات مجتمع كامل می شدند تا سه دهه اخیر كه از ماشینهای میكروسكوپی برای این كار استفاده می كردند، این عمل با عبارت MEMS شناخته می شود. این وسایل در انواع كاربردهای متفاوت تجاری و نظامی استفاده می شوند. مثالهائی از كابردهای تجاری MEMS ، پروژه های DLP، پرینترهای جوهر افشان و سرعت سنجهائی برای بكار گیری در كیسه های هوائی اتومبیل هستند.

در گذشته رادیو ها نمی توانستند به اندازه كم هزینه بودن میكروپروسسورها ساخته شوند. اما از 1998 تعداد زیادی از چیپهای رادیوئی توسط CMOS ساخته شدند. مثلاً گوشی های بی سیم اینتل و یا كارتهای 802.11.

سایر پیشرفت ها به نظر می رسد كه توسط نمونه های چند میكروپروسسوری دنبال می شوند كه هم اكنون در نمونه پروسسورهای دو هسته ای AMD و Intel استفاده می شوند.

اخیراً اینتل یك نمونه اولیه و فعلاً غیر قابل فروش چیپی را نمایش داد كه 80 میكروپروسسور را در بر می گیرد. هر هسته می تواند كار خودش را بدون وابستگی به سایر هسته ها انجام دهد. این طراحی چالشی جدید در برنامه ریزی چیپها بوجود می آورد. X10 یك زبان برنامه نویسی Open-Source است كه به این كار كمك می كند.   

نوشتار سیلیكونی


از زمانی كه IC ها ساخته شدند، بعضی از طراحان چیپ از سطوح سیلیكونی برای كلمات یا عكسهای محرمانه استفاده می كردند. این ها گاهی به هنر چیپ، هنر سیلیكون، نوشتار گرافیتی و یا خط ناخوانای سیلیكونی نیز شناخته می شوند.

سازندگان معروف


Agere Systems (formerly part of Lucent, which was formerly part of AT&T)
Agilent Technologies (formerly part of Hewlett-Packard, spun-off in 1999)
Alcatel
Altera
AMD (Advanced Micro Devices; founded by ex-Fairchild employees)
Analog Devices
ATI Technologies (Array Technologies Incorporated; acquired parts of Tseng Labs in 1997)
Atmel (co-founded by ex-Intel employee)
Broadcom
Commodore Semiconductor Group (formerly MOS Technology)
Cypress Semiconductor
Elpida Memory (joint venture of Hitachi and NEC Corporation semiconductor memory parts)
Fairchild Semiconductor (founded by ex-Shockley Semiconductor employees: the "Traitorous Eight")
Freescale Semiconductor (formerly part of Motorola)
Fujitsu
Genesis Microchip
GMT Microelectronics (formerly Commodore Semiconductor Group)
Hitachi, Ltd.
Horizon Semiconductors
IBM (International Business Machines)
Infineon Technologies (formerly part of Siemens)
Integrated Device Technology
Intel (founded by ex-Fairchild employees)
Intersil (formerly Harris Semiconductor)
Lattice Semiconductor
Linear Technology
LSI Logic (founded by ex-Fairchild employees)
Maxim IC
Marvell Technology Group
Microchip Technology Manufacturer of the PIC microcontrollers
MicroSystems International
MOS Technology (founded by ex-Motorola employees)
Mostek (founded by ex-Texas Instruments employees)
National Semiconductor (aka "NatSemi"; founded by ex-Fairchild employees)
Nordic Semiconductor (formerly known as Nordic VLSI)
NEC Electronics (formerly part of NEC Corporation. NEC known as Nippon Electric Company)
NVIDIA (acquired IP of competitor 3dfx in 2000; 3dfx was co-founded by ex-Intel employee)
NXP Semiconductors (formerly part of Philips)
Parallax Inc.Manufacturer of the BASIC Stamp and Propeller Microcontrollers
PMC-Sierra (from the former Pacific Microelectronics Centre and Sierra Semiconductor, the latter co-founded by ex-NatSemi employee)
Realtek Semiconductor Group
Renesas Technology (joint venture of Hitachi and Mitsubishi Electric)
Rohm
Samsung Electronics (Semiconductor division)
SmartCode Corp.
SMSC
Silicon Optix Inc.
STMicroelectronics (formerly SGS Thomson)
Texas Instruments
Toshiba
TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. semiconductor foundry)
VIA Technologies (founded by ex-Intel employee) (part of Formosa Plastics Group)
Xilinx (founded by ex-ZiLOG employee)
ZiLOG (founded by ex-Intel employees) (part of Exxon 1980–89; now owned by TPG)

 

منابع


Academic:

Mead, C. and Conway, L. (1980). Introduction to VLSI Systems. Addison-Wesley. ISBN 0-201-04358-0.
Hodges, D.A., Jackson H.G. and Saleh, R. (2003). Analysis and Design of Digital Integrated Circuits. McGraw-Hill. ISBN 0-07-228365-3.
Jan M. Rabaey, Anantha Chandrakasan, and Borivoje Nikolic (1996 - first edition). Digital Integrated Circuits, 2nd Edition ISBN 0-13-090996-3
http://www.intel.com/technology/silicon/65nm_technology.htm


Precursors and patents:

^ For example, Intel Fab 28 cost 3.5 billion USD, while its neighboring Fab 18 cost 1.5 billion USD http://www.theinquirer.net/default.aspx?article=29958
^ http://www.eetimes.com/special/special_issues/millennium/milestones/kilby.html
^ Kurt Lehovec's patent on the isolation p-n junction: U.S. Patent 3,029,366 granted on April 10, 1962, filed April 22, 1959. Robert Noyce credits Lehovec in his article – "Microelectronics", Scientific American, September 1977, Volume 23, Number 3, pp. 63–9.
^ Peter Clarke, EE Times: Intel enters billion-transistor processor era, 14 November 2005
^ Antone Gonsalves, EE Times, Samsung begins production of 16-Gb flash, 30 April 2007
^ Biever, C. "Chip revolution poses problems for programmers", New Scientist (Vol 193, Number 2594)
 

 


1: Field Programmable Gate Arrays


صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :