Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о типичных изменениях в машинах. Для элемента научной фантастики см. Изменение размера в художественной литературе .
Зарядные устройства для последующих поколений iPod от Apple .

Миниатюризация ( Br.Eng . : Miniaturization ) - это тенденция к производству все более мелких механических, оптических и электронных изделий и устройств. Примеры включают миниатюризацию мобильных телефонов , компьютеров и уменьшение габаритов двигателей автомобилей . В электронике , экспоненциальное масштабирование и миниатюризации из кремниевых МОП - транзисторов (МОП - транзисторов) [1] [2] [3] приводит к среднему числу транзисторов на качестве интегральной схемы чипа удваивается каждые два года, [4] [5] наблюдение известно какЗакон Мура . [6] [7] Это приводит к тому, что интегральные схемы MOS, такие как микропроцессоры и микросхемы памяти, создаются с увеличивающейся плотностью транзисторов , более высокой производительностью и более низким энергопотреблением , что позволяет миниатюризировать электронные устройства . [8] [3]

История [ править ]

Дополнительная информация: Список примеров полупроводниковой шкалы , закон Мура , изготовление полупроводниковых устройств и количество транзисторов.

История миниатюризации связана с историей информационных технологий, основанных на череде коммутационных устройств, каждое из которых меньше, быстрее и дешевле своего предшественника. [9] В период, называемый Второй промышленной революцией , миниатюризация ограничивалась двумерными электронными схемами, используемыми для манипулирования информацией. [10] Эта ориентация продемонстрирована при использовании электронных ламп в первых компьютерах общего назначения. Технология уступила место разработке транзисторов в 1950-х годах, а затем был разработан подход на основе интегральных схем (ИС). [9]

Демонстрация миниатюрного телевизионного устройства в 1963 году.

МОП - транзистор (металл-оксид-полупроводник полевой транзистор, или МОП - транзистор) был изобретен Mohamed М. Atalla и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году, и продемонстрировал в 1960 г. [11] Это было первым действительно компактный транзистора , который может быть миниатюрными и выпускаться серийно для широкого круга применений [12] из-за его высокой масштабируемости [1] и низкого энергопотребления , что приводит к увеличению плотности транзисторов . [5] Это сделало возможным создание высокой плотности интегральных микросхем , [13]включение того, что позже будет известно как закон Мура. [5]

В начале 1960-х годов Гордон Э. Мур , позже основавший Intel , осознал, что идеальные электрические и масштабируемые характеристики устройств MOSFET приведут к быстрому увеличению уровней интеграции и беспрецедентному росту электронных приложений. [14] Закон Мура , который был описан Гордоном Муром в 1965 году и позже назван в его честь, [15] предсказал, что количество транзисторов в интегральной схеме при минимальной стоимости компонентов удваивается каждые 18 месяцев. [6] [7]

В 1974 году Роберт Х. Деннард из IBM признал технологию быстрого масштабирования MOSFET и сформулировал соответствующее правило масштабирования Деннарда . [16] [17] Масштабирование и миниатюризация полевых МОП-транзисторов с тех пор является ключевой движущей силой закона Мура. [4] Это позволяет создавать такие интегральные схемы, как микропроцессоры и микросхемы памяти, меньшего размера и с большей плотностью транзисторов .

Мур описал развитие миниатюризации в 1975 году во время встречи International Electron Devices, где он подтвердил свое более раннее предсказание, что кремниевые интегральные схемы будут доминировать в электронике, подчеркнув, что в то время такие схемы уже были высокопроизводительными устройствами и начали дешеветь. Это стало возможным благодаря надежному производственному процессу, который включал производство в периодическом процессе. Он использовал этапы фотолитографической , механической и химической обработки для создания нескольких транзисторов на одной кремниевой пластине. [18]Мерой этого процесса был его выход, который представляет собой отношение работающих устройств к устройствам с дефектами, и, при удовлетворительном выходе, меньший транзистор означает, что на одной пластине может быть больше, что удешевляет производство каждого из них. [18]

Развитие [ править ]

Миниатюризация стала тенденцией последних пятидесяти лет и охватила не только электронные, но и механические устройства. [19] К 2004 году электронные компании производили кремниевые интегральные микросхемы с переключающими МОП-транзисторами , размер которых составлял всего 130 нанометров (нм), а также велась разработка микросхем размером всего несколько нанометров в рамках инициативы в области нанотехнологий . [20]Основное внимание уделяется уменьшению размеров компонентов для увеличения количества компонентов, которые могут быть интегрированы в одну пластину, и для этого потребовались важные инновации, в том числе увеличение размера пластины, разработка сложных металлических соединений между схемами микросхемы и улучшение полимеров, используемых для изготовления масок. ( фоторезисты ) в процессах фотолитографии . [15] В последних двух областях миниатюризация перешла в нанометровый диапазон. [15]

Миниатюризация электроники быстро развивается из-за сравнительной легкости миниатюризации электрических устройств. [19] Процесс изготовления механических устройств, с другой стороны, более сложен из-за того, как структурные свойства его частей меняются по мере их усадки. [19] Говорят, что так называемая Третья промышленная революция основана на экономически жизнеспособных технологиях, которые могут уменьшать трехмерные объекты. [10]

См. Также [ править ]

  • Миниатюрный вертолет
  • Нанотехнологии

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Мотоёси, М. (2009). «Сквозной кремний (TSV)» (PDF) . Труды IEEE . 97 (1): 43–48. DOI : 10.1109 / JPROC.2008.2007462 . ISSN  0018-9219 . S2CID  29105721 .
  2. ^ "Черепаха транзисторов выигрывает гонку - революция CHM" . Музей истории компьютеров . Проверено 22 июля 2019 .
  3. ^ a b Колиндж, Жан-Пьер; Колиндж, Калифорния (2005). Физика полупроводниковых приборов . Springer Science & Business Media . п. 165. ISBN 9780387285238.
  4. ^ a b Сиозиос, Костас; Анагностос, Димитриос; Судрис, Димитриос; Косматопулос, Элиас (2018). Интернет вещей для интеллектуальных сетей: проблемы проектирования и парадигмы . Springer. п. 167. ISBN. 9783030036409.
  5. ^ a b c «Транзисторы поддерживают закон Мура» . EETimes . 12 декабря 2018 . Проверено 18 июля 2019 .
  6. ^ a b «Запихивание большего количества компонентов в интегральные схемы» (PDF) . Журнал Электроника . 1965. с. 4. Архивировано из оригинального (PDF) 18 февраля 2008 года . Проверено 11 ноября 2006 года .
  7. ^ a b «Выдержки из разговора с Гордоном Муром: закон Мура» (PDF) . Корпорация Intel . 2005. с. 1. Архивировано из оригинального (PDF) 29 октября 2012 года . Проверено 2 мая 2006 года .
  8. ^ Sridharan, K .; Пуди, Викрамкумар (2015). Конструирование арифметических схем в нанотехнологиях квантовых точечных клеточных автоматов . Springer. п. 1. ISBN 9783319166889.
  9. ^ a b Шарма, Карл (2010). Наноструктурирование операций в наноразмерной науке и технике . Нью - Йорк: McGraw-Hill Companies Inc. стр.  16 . ISBN 9780071626095.
  10. ^ а б Гхош, Амитабха; Корвс, Буркхард (2015). Введение в микромеханизмы и микроактюаторы . Гейдельберг: Springer. п. 32. ISBN 9788132221432.
  11. ^ "1960 - Металлооксидный полупроводниковый (МОП) транзистор продемонстрирован: Джон Аталла и Давон Канг производят рабочие транзисторы и демонстрируют первый успешный полевой усилитель МОП" . Музей истории компьютеров .
  12. ^ Московиц, Сэнфорд Л. (2016). Передовые инновации в материалах: управление глобальными технологиями в 21 веке . Джон Вили и сыновья . С. 165–167. ISBN 9780470508923.
  13. ^ "Кто изобрел транзистор?" . Музей истории компьютеров . 4 декабря 2013 . Проверено 20 июля 2019 .
  14. ^ Golio, Mike; Голио, Джанет (2018). ВЧ и СВЧ пассивные и активные технологии . CRC Press . п. 18–5. ISBN 9781420006728.
  15. ^ a b c Густон, Дэвид (2010). Энциклопедия нанонауки и общества . Таузенд-Оукс, Калифорния: Публикации SAGE. п. 440. ISBN 9781412969871.
  16. ^ McMenamin, Адриан (15 апреля 2013). «Конец масштабирования Деннарда» . Проверено 23 января 2014 года .
  17. ^ Streetman, Бен G .; Банерджи, Санджай Кумар (2016). Твердотельные электронные устройства . Бостон: Пирсон. п. 341. ISBN. 978-1-292-06055-2. OCLC  908999844 .
  18. ^ а б Брок, Дэвид; Мур, Гордон (2006). Понимание закона Мура: четыре десятилетия инноваций . Филадельфия, Пенсильвания: Chemical Heritage Press. п. 26. ISBN 0941901416.
  19. ^ a b c Ван Рипер, А. Боудойн (2002). Наука в популярной культуре: Справочное руководство . Вестпорт, Коннектикут: Издательская группа Гринвуд. С.  193 . ISBN 0313318220.
  20. ^ Jha, BB; Галгали, РК; Мишра, Вибхути (2004). Футуристические материалы . Нью-Дели: Союзные издатели. п. 55. ISBN 8177646168.

Внешние ссылки [ править ]

  • Миниатюризация - Глоссарий определение
  • v
  • т
  • е