الدائرة المتكاملة

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 27 صور
الموسوعة الحرة

صورة مجهرية لقالب دائرة متكاملة يستخدم للتحكم في شاشات LCD . تمثل الدبابيس الدوائر الداكنة المحيطة بالدائرة المتكاملة.

الدائرة المتكاملة ( IC )، والمعروفة أيضًا باسم الشريحة الدقيقة أو الشريحة ببساطة، هي جهاز إلكتروني صغير يتكون من مكونات إلكترونية متعددة مترابطة مثل الترانزستورات والمقاومات والمكثفات . يتم نقش هذه المكونات على قطعة صغيرة من مادة أشباه الموصلات ، عادةً السيليكون . تُستخدم الدوائر المتكاملة في مجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية وأجهزة التلفزيون ، لأداء وظائف مختلفة مثل معالجة المعلومات وتخزينها. لقد أثرت بشكل كبير على مجال الإلكترونيات من خلال تمكين تصغير الأجهزة وتحسين الوظائف.

الدوائر المتكاملة أصغر حجمًا وأسرع وأقل تكلفة من الدوائر المكونة من مكونات منفصلة، ​​مما يسمح بعدد كبير من الترانزستورات .

إن قدرة إنتاج الدوائر المتكاملة على نطاق واسع وموثوقيتها ونهجها الأساسي في تصميم الدوائر المتكاملة قد ضمنت التبني السريع للدوائر المتكاملة القياسية بدلاً من التصميمات التي تستخدم الترانزستورات المنفصلة. تُستخدم الدوائر المتكاملة الآن في جميع المعدات الإلكترونية تقريبًا وقد أحدثت ثورة في عالم الإلكترونيات . أصبحت أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة والأجهزة المنزلية الأخرى الآن أجزاء أساسية من بنية المجتمعات الحديثة، وهو ما أصبح ممكنًا بفضل الحجم الصغير والتكلفة المنخفضة للدوائر المتكاملة مثل معالجات الكمبيوتر الحديثة ووحدات التحكم الدقيقة .

أصبح التكامل على نطاق واسع عمليًا بفضل التقدم التكنولوجي في تصنيع أجهزة أشباه الموصلات . منذ نشأتها في الستينيات، تقدم حجم وسرعة وسعات الرقائق بشكل هائل، مدفوعًا بالتقدم التقني الذي يلائم المزيد والمزيد من الترانزستورات على رقائق من نفس الحجم - قد تحتوي الشريحة الحديثة على مليارات الترانزستورات في مساحة بحجم ظفر الإنسان. هذه التطورات، وفقًا لقانون مور تقريبًا ، تجعل رقائق الكمبيوتر اليوم تمتلك ملايين المرات من السعة وآلاف المرات من سرعة رقائق الكمبيوتر في أوائل السبعينيات.

تتمتع الدوائر المتكاملة بثلاث مزايا رئيسية مقارنة بالدوائر المصنوعة من مكونات منفصلة: الحجم والتكلفة والأداء. الحجم والتكلفة منخفضان لأن الرقائق، بكل مكوناتها، تُطبع كوحدة واحدة بواسطة الطباعة الضوئية بدلاً من تصنيع ترانزستور واحد في كل مرة. علاوة على ذلك، تستخدم الدوائر المتكاملة المعبأة مواد أقل بكثير من الدوائر المنفصلة. الأداء مرتفع لأن مكونات الدائرة المتكاملة تتغير بسرعة وتستهلك طاقة أقل نسبيًا بسبب صغر حجمها وقربها. العيب الرئيسي للدوائر المتكاملة هو التكلفة الأولية المرتفعة لتصميمها والتكلفة الرأسمالية الهائلة لبناء المصنع. تعني هذه التكلفة الأولية المرتفعة أن الدوائر المتكاملة لا يمكن أن تكون قابلة للتطبيق تجاريًا إلا عندما يُتوقع إنتاج كميات كبيرة .

مصطلحات

يتم تعريف الدائرة المتكاملة على أنها: [ 1 ]

دائرة تكون فيها جميع عناصر الدائرة أو بعضها مترابطة كهربائيًا بشكل لا ينفصل بحيث تعتبر غير قابلة للتجزئة لأغراض البناء والتجارة.

في الاستخدام الصارم، تشير الدائرة المتكاملة إلى بناء الدائرة المكونة من قطعة واحدة والمعروفة في الأصل باسم الدائرة المتكاملة المتجانسة ، والتي تتألف من قطعة واحدة من السيليكون. [2] [3] في الاستخدام العام، يُشار أحيانًا إلى الدوائر التي لا تلبي هذا التعريف الصارم باسم ICs، والتي يتم بناؤها باستخدام العديد من التقنيات المختلفة، على سبيل المثال 3D IC ، 2.5D IC ، MCM ، الترانزستورات ذات الأغشية الرقيقة ، تقنيات الأغشية السميكة ، أو الدوائر المتكاملة الهجينة . يظهر اختيار المصطلحات بشكل متكرر في المناقشات المتعلقة بما إذا كان قانون مور قد عفا عليه الزمن أم لا.

الدائرة المتكاملة الأصلية لجاك كيلبي ؛ الأولى في العالم. مصنوعة من الجرمانيوم مع وصلات سلكية من الذهب.

تاريخ

كانت المحاولة المبكرة لدمج العديد من المكونات في جهاز واحد (مثل الدوائر المتكاملة الحديثة) هي الصمام المفرغ Loewe 3NF الذي تم تصنيعه لأول مرة في عام 1926. [4] [5] على عكس الدوائر المتكاملة، تم تصميمه بغرض التهرب الضريبي ، كما هو الحال في ألمانيا، حيث كانت أجهزة الاستقبال اللاسلكية تخضع لضريبة تُفرض اعتمادًا على عدد حاملات الصمامات التي يمتلكها جهاز الاستقبال اللاسلكي. وقد سمح لأجهزة الاستقبال اللاسلكية بالحصول على حامل أنبوب واحد. تم تصنيع مليون منها، وكانت "خطوة أولى في دمج الأجهزة الإلكترونية اللاسلكية". [6] احتوى الجهاز على مكبر للصوت ، يتكون من ثلاثة ثلاثيات، ومكثفين وأربعة مقاومات في جهاز بستة دبابيس. [7] كانت أجهزة الراديو ذات الصمام المفرغ Loewe 3NF أقل تكلفة من أجهزة الراديو الأخرى، [8] مما يُظهر إحدى مزايا التكامل على استخدام المكونات المنفصلة ، ​​والتي ستظهر بعد عقود مع الدوائر المتكاملة. [9]

تعود المفاهيم المبكرة للدائرة المتكاملة إلى عام 1949، عندما قدم المهندس الألماني فيرنر جاكوبي [10] ( شركة سيمنز ) [11] براءة اختراع لجهاز تضخيم أشباه الموصلات يشبه الدائرة المتكاملة [12] يظهر خمسة ترانزستورات على ركيزة مشتركة في ترتيب مكبر ثلاثي المراحل. كشف جاكوبي عن أجهزة سمع صغيرة ورخيصة كتطبيقات صناعية نموذجية لبراءة اختراعه. لم يتم الإبلاغ عن الاستخدام التجاري الفوري لبراءة اختراعه.

كان جيفري دومر (1909-2002) أحد المؤيدين الأوائل لهذا المفهوم ، وهو عالم رادار يعمل لصالح مؤسسة الرادار الملكية التابعة لوزارة الدفاع البريطانية . قدم دومر الفكرة للجمهور في ندوة حول التقدم في المكونات الإلكترونية عالية الجودة في واشنطن العاصمة، في 7 مايو 1952. [13] وقد ألقى العديد من الندوات علنًا لنشر أفكاره وحاول دون جدوى بناء مثل هذه الدائرة في عام 1956. بين عامي 1953 و1957، اقترح سيدني دارلينجتون وياسو تاروي ( مختبر الكهروتقنية ) تصميمات شرائح مماثلة حيث يمكن لعدة ترانزستورات مشاركة منطقة نشطة مشتركة، ولكن لم يكن هناك عزل كهربائي لفصلها عن بعضها البعض. [10]

تم تمكين رقاقة الدائرة المتكاملة المتجانسة من خلال اختراعات عملية المستوى بواسطة جان هورني وعزل الوصلة p-n بواسطة كورت ليهوفك . تم بناء اختراع هورني على عمل كارل فروش ولينكولن ديريك في حماية السطح والتخميد عن طريق إخفاء ثاني أكسيد السيليكون والترسيب المسبق، [14] [15] [16] بالإضافة إلى عمل فولر وديتزينبرجر وآخرين في انتشار الشوائب في السيليكون. [17] [18] [19] [20] [21]

أول الدوائر المتكاملة

قام روبرت نويس باختراع أول دائرة متكاملة متجانسة في عام 1959. وكانت الشريحة مصنوعة من السيليكون .

كانت الفكرة السابقة للدائرة المتكاملة هي إنشاء ركائز سيراميك صغيرة (ما يسمى بالوحدات الدقيقة )، [22] تحتوي كل منها على مكون مصغر واحد. يمكن بعد ذلك دمج المكونات وتوصيلها في شبكة مدمجة ثنائية الأبعاد أو ثلاثية الأبعاد. تم اقتراح هذه الفكرة، التي بدت واعدة للغاية في عام 1957، على الجيش الأمريكي من قبل جاك كيلبي [22] وأدت إلى برنامج الوحدات الدقيقة قصير العمر (على غرار مشروع Tinkertoy لعام 1951). [22] [23] [24] ومع ذلك، مع اكتساب المشروع زخمًا، توصل كيلبي إلى تصميم جديد ثوري: الدائرة المتكاملة.

بعد أن تم توظيفه حديثًا في شركة Texas Instruments ، سجل كيلبي أفكاره الأولية المتعلقة بالدائرة المتكاملة في يوليو 1958، وأظهر بنجاح أول مثال عملي للدائرة المتكاملة في 12 سبتمبر 1958. [25] في طلب براءة اختراعه المؤرخ 6 فبراير 1959، [26] وصف كيلبي جهازه الجديد بأنه "جسم من مادة أشباه الموصلات ... حيث تكون جميع مكونات الدائرة الإلكترونية متكاملة تمامًا". [27] كان أول عميل للاختراع الجديد هو القوات الجوية الأمريكية . [28] فاز كيلبي بجائزة نوبل في الفيزياء عام 2000 لدوره في اختراع الدائرة المتكاملة. [29]

ومع ذلك، لم يكن اختراع كيلبي عبارة عن شريحة دائرة متكاملة متجانسة حقيقية لأنها كانت تحتوي على وصلات خارجية من الأسلاك الذهبية، مما كان سيجعل من الصعب إنتاجها بكميات كبيرة. [30] بعد نصف عام من كيلبي، اخترع روبرت نويس في شركة فيرتشايلد سيميكوندكتور أول شريحة دائرة متكاملة متجانسة حقيقية. [31] [30] كانت شريحة نويس أكثر عملية من تنفيذ كيلبي، حيث كانت مصنوعة من السيليكون ، بينما كانت شريحة كيلبي مصنوعة من الجرمانيوم ، وصُنعت شريحة نويس باستخدام العملية المستوية ، التي طورها زميله جان هورني في أوائل عام 1959 وتضمنت خطوط التوصيل المهمة المصنوعة من الألومنيوم على الشريحة. تعتمد شرائح الدوائر المتكاملة الحديثة على الدائرة المتكاملة المتجانسة لنويس، [31] [30] وليس شريحة كيلبي.

كان برنامج أبولو التابع لوكالة ناسا هو المستهلك الأكبر للدوائر المتكاملة بين عامي 1961 و1965. [32]

مدة الخدمةالدوائر المتكاملة

تم تطوير منطق الترانزستور-الترانزستور (TTL) بواسطة جيمس إل. بوي في أوائل الستينيات في شركة TRW Inc. وأصبح TTL تقنية الدوائر المتكاملة السائدة خلال السبعينيات وحتى أوائل الثمانينيات. [33]

دوف فروهمان ، مهندس كهربائي إسرائيلي قام بتطوير ذاكرة EPROM في الفترة من 1969 إلى 1971

كانت العشرات من الدوائر المتكاملة TTL طريقة قياسية لبناء معالجات أجهزة الكمبيوتر الصغيرة وأجهزة الكمبيوتر المركزية . تم بناء أجهزة كمبيوتر مثل أجهزة الكمبيوتر المركزية IBM 360 وأجهزة الكمبيوتر الصغيرة PDP-11 وجهاز Datapoint 2200 المكتبي من دوائر متكاملة ثنائية القطب ، [34] إما TTL أو المنطق المقترن بالباعث (ECL) الأسرع .

الدوائر المتكاملة MOS

تتكون جميع شرائح IC الحديثة تقريبًا من دوائر متكاملة من أشباه الموصلات المعدنية والأكسيدية (MOS)، مبنية من ترانزستورات MOSFET (ترانزستورات التأثير الميداني المعدنية والأكسيدية والسيليكونية). [35] لقد أتاح ترانزستور MOSFET الذي تم اختراعه في مختبرات بيل بين عامي 1955 و1960، [36] [37 ] [ 38] [39] [40] [41] [42] إمكانية بناء دوائر متكاملة عالية الكثافة . [43] وعلى النقيض من الترانزستورات ثنائية القطب التي تتطلب عددًا من الخطوات لعزل الوصلة p-n للترانزستورات على الشريحة، فإن ترانزستورات MOSFET لا تتطلب مثل هذه الخطوات ولكن يمكن عزلها بسهولة عن بعضها البعض. [44] أشار داون كانج إلى ميزتها للدوائر المتكاملة في عام 1961. [45] تتضمن قائمة إنجازات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات أول دائرة متكاملة بواسطة كيلبي في عام 1958، [46] وعملية هورني المستوية والدائرة المتكاملة المستوية لنويس في عام 1959. [47]

كانت أول دائرة متكاملة تجريبية من MOS تم تصنيعها عبارة عن شريحة مكونة من 16 ترانزستورًا بناها فريد هيمان وستيفن هوفستاين في RCA في عام 1962. [48] قدمت شركة General Microelectronics لاحقًا أول دائرة متكاملة تجارية من MOS في عام 1964، [49] سجل تحويل مكون من 120 ترانزستورًا طوره روبرت نورمان. [48] بحلول عام 1964، وصلت شرائح MOS إلى كثافة ترانزستور أعلى وتكاليف تصنيع أقل من الرقائق ثنائية القطب . زادت رقائق MOS تعقيدًا بمعدل تنبأ به قانون مور ، مما أدى إلى التكامل واسع النطاق (LSI) مع مئات الترانزستورات على شريحة MOS واحدة بحلول أواخر الستينيات. [50]

بعد تطوير MOSFET ذات البوابة ذاتية المحاذاة (بوابة السيليكون) بواسطة روبرت كيروين ودونالد كلاين وجون ساراس في مختبرات بيل في عام 1967، [51] تم تطوير أول تقنية لـ MOS IC ذات البوابة السيليكونية مع بوابات ذاتية المحاذاة ، وهي أساس جميع الدوائر المتكاملة CMOS الحديثة ، في شركة Fairchild Semiconductor بواسطة فيديريكو فاجين في عام 1968. [52] كان تطبيق شرائح MOS LSI في الحوسبة هو الأساس لأول معالجات دقيقة ، حيث بدأ المهندسون يدركون أنه يمكن احتواء معالج كمبيوتر كامل على شريحة MOS LSI واحدة. أدى هذا إلى اختراع المعالج الدقيق والميكروكنترولر بحلول أوائل السبعينيات. [50] خلال أوائل السبعينيات، مكنت تقنية الدوائر المتكاملة MOS من التكامل واسع النطاق للغاية (VLSI) لأكثر من 10000 ترانزستور على شريحة واحدة. [53]

في البداية، لم تكن أجهزة الكمبيوتر التي تعتمد على MOS منطقية إلا عندما كانت هناك حاجة إلى كثافة عالية، مثل أجهزة الفضاء والآلات الحاسبة الجيبية . كانت أجهزة الكمبيوتر التي تم بناؤها بالكامل من TTL، مثل Datapoint 2200 عام 1970 ، أسرع بكثير وأقوى من معالجات MOS أحادية الشريحة مثل Intel 8008 عام 1972 حتى أوائل الثمانينيات. [34]

لقد سمح التقدم في تكنولوجيا الدوائر المتكاملة، وخاصة الميزات الأصغر والرقائق الأكبر، بمضاعفة عدد ترانزستورات MOS في الدائرة المتكاملة كل عامين، وهو الاتجاه المعروف باسم قانون مور. صرح مور في الأصل أنه سيتضاعف كل عام، لكنه استمر في تغيير الادعاء إلى كل عامين في عام 1975. [54] تم استخدام هذه السعة المتزايدة لتقليل التكلفة وزيادة الوظائف. بشكل عام، مع انكماش حجم الميزة، يتحسن كل جانب تقريبًا من جوانب تشغيل الدائرة المتكاملة. تنخفض التكلفة لكل ترانزستور واستهلاك الطاقة التبديلية لكل ترانزستور، بينما ترتفع سعة الذاكرة والسرعة ، من خلال العلاقات التي حددها مقياس دينارد ( مقياس MOSFET ). [55] نظرًا لأن مكاسب السرعة والسعة واستهلاك الطاقة واضحة للمستخدم النهائي، فهناك منافسة شرسة بين الشركات المصنعة لاستخدام أشكال هندسية أدق. على مر السنين، انخفضت أحجام الترانزستورات من عشرات الميكرونات في أوائل السبعينيات إلى 10 نانومتر في عام 2017 [56] مع زيادة مقابلة بمليون ضعف في الترانزستورات لكل وحدة مساحة. اعتبارًا من عام 2016، تتراوح مساحات الرقاقة النموذجية من بضعة ملليمترات مربعة إلى حوالي 600 مم 2 ، مع ما يصل إلى 25 مليون ترانزستور لكل مم 2. [57]

كان من المتوقع لسنوات عديدة أن يتقلص حجم الميزات والتقدم المطلوب في المجالات ذات الصلة وفقًا لخريطة الطريق التكنولوجية الدولية لأشباه الموصلات (ITRS). وقد صدرت النسخة النهائية من ITRS في عام 2016، ويتم استبدالها بخريطة الطريق الدولية للأجهزة والأنظمة . [58]

في البداية، كانت الدوائر المتكاملة عبارة عن أجهزة إلكترونية بحتة. وقد أدى نجاح الدوائر المتكاملة إلى دمج تقنيات أخرى، في محاولة للحصول على نفس مزايا الحجم الصغير والتكلفة المنخفضة. وتشمل هذه التقنيات الأجهزة الميكانيكية والبصريات وأجهزة الاستشعار.

اعتبارًا من عام 2018 ، فإن الغالبية العظمى من جميع الترانزستورات عبارة عن ترانزستورات MOSFET مصنوعة في طبقة واحدة على جانب واحد من شريحة من السيليكون في عملية مستوية ثنائية الأبعاد . وقد أنتج الباحثون نماذج أولية للعديد من البدائل الواعدة، مثل:

مع تزايد صعوبة تصنيع ترانزستورات أصغر حجمًا على الإطلاق، تستخدم الشركات وحدات / شرائح متعددة الرقائق ، ودوائر متكاملة ثلاثية الأبعاد ، وحزمة فوق حزمة ، وذاكرة عالية النطاق الترددي وفتحات عبر السيليكون مع تكديس القوالب لزيادة الأداء وتقليل الحجم، دون الحاجة إلى تقليل حجم الترانزستورات. تُعرف هذه التقنيات مجتمعة باسم التغليف المتقدم . [69] ينقسم التغليف المتقدم بشكل أساسي إلى تغليف ثنائي الأبعاد ونصف وثلاثي الأبعاد. يصف 2.5D مناهج مثل الوحدات متعددة الرقائق بينما يصف ثلاثي الأبعاد مناهج حيث يتم تكديس القوالب بطريقة أو بأخرى، مثل الحزمة فوق الحزمة والذاكرة عالية النطاق الترددي. تتضمن جميع المناهج 2 أو أكثر من القوالب في حزمة واحدة. [70] [71] [72] [73] [74] بدلاً من ذلك، تقوم مناهج مثل 3D NAND بتكديس طبقات متعددة على قالب واحد. تم إثبات أن إحدى التقنيات تتضمن التبريد الميكروسائلي على الدوائر المتكاملة، لتحسين أداء التبريد [75] بالإضافة إلى مبردات حرارية كهربائية من نوع بيلتييه على نتوءات اللحام، أو نتوءات اللحام الحرارية المستخدمة حصريًا لتبديد الحرارة، المستخدمة في الرقائق القابلة للقلب . [76] [77]

تصميم

تفاصيل افتراضية لدائرة متكاملة عبر أربع طبقات من التوصيلات النحاسية المستوية ، وصولاً إلى البولي سيليكون (الوردي)، والآبار (الرمادية)، والركيزة (الأخضر)

إن تكلفة تصميم وتطوير دائرة متكاملة معقدة مرتفعة للغاية، وعادة ما تصل إلى عشرات الملايين من الدولارات. [78] [79] لذلك، فمن المنطقي اقتصاديًا إنتاج منتجات الدوائر المتكاملة ذات حجم الإنتاج المرتفع، وبالتالي فإن تكاليف الهندسة غير المتكررة (NRE) موزعة عادةً على ملايين وحدات الإنتاج.

تحتوي شرائح أشباه الموصلات الحديثة على مليارات المكونات، وهي معقدة للغاية بحيث لا يمكن تصميمها يدويًا. تعد أدوات البرمجيات لمساعدة المصمم ضرورية. أتمتة التصميم الإلكتروني (EDA)، والتي يشار إليها أيضًا باسم التصميم الإلكتروني بمساعدة الكمبيوتر (ECAD)، [80] هي فئة من أدوات البرمجيات لتصميم الأنظمة الإلكترونية ، بما في ذلك الدوائر المتكاملة. تعمل الأدوات معًا في تدفق تصميم يستخدمه المهندسون لتصميم شرائح أشباه الموصلات بالكامل والتحقق منها وتحليلها. تستخدم بعض أحدث أدوات أتمتة التصميم الإلكتروني الذكاء الاصطناعي (AI) لمساعدة المهندسين على توفير الوقت وتحسين أداء الشريحة.

أنواع

محول من A إلى D في دائرة متكاملة DIP

يمكن تصنيف الدوائر المتكاملة على نطاق واسع إلى تناظرية ، [81] ورقمية [82] وإشارات مختلطة ، [83] تتكون من إشارات تناظرية ورقمية على نفس الدائرة المتكاملة.

يمكن أن تحتوي الدوائر المتكاملة الرقمية على مليارات [57] من بوابات المنطق ، والقلابات ، والمجمعات ، والدوائر الأخرى في بضعة ملليمترات مربعة. يسمح الحجم الصغير لهذه الدوائر بالسرعة العالية، وتبديد الطاقة المنخفض، وتكلفة التصنيع المنخفضة مقارنة بالتكامل على مستوى اللوحة. تستخدم هذه الدوائر المتكاملة الرقمية، عادةً المعالجات الدقيقة ، ومعالجات الإشارات الرقمية ، ووحدات التحكم الدقيقة ، الجبر البولي لمعالجة إشارات "واحد" و"صفر" .

شريحة من Intel 8742 ، وهي وحدة تحكم NMOS 8 بت تتضمن وحدة معالجة مركزية تعمل بسرعة 12 ميجاهرتز، و128 بايت من ذاكرة الوصول العشوائي ، و2048 بايت من ذاكرة القراءة فقط القابلة للقراءة فقط ، ووحدة إدخال/إخراج في نفس الشريحة

من بين أكثر الدوائر المتكاملة تقدمًا المعالجات الدقيقة أو " النوى " المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية والهواتف المحمولة وما إلى ذلك. يمكن دمج العديد من النوى معًا في دائرة متكاملة واحدة أو شريحة. تعد شرائح الذاكرة الرقمية والدوائر المتكاملة المخصصة للتطبيقات (ASICs) أمثلة على عائلات أخرى من الدوائر المتكاملة.

في ثمانينيات القرن العشرين، تم تطوير أجهزة منطقية قابلة للبرمجة . تحتوي هذه الأجهزة على دوائر يمكن للمستخدم برمجة وظيفتها المنطقية واتصالها، بدلاً من إصلاحها بواسطة الشركة المصنعة للدوائر المتكاملة. يسمح هذا ببرمجة الشريحة للقيام بوظائف مختلفة من نوع LSI مثل البوابات المنطقية والمجمعات والسجلات . تأتي قابلية البرمجة في أشكال مختلفة - أجهزة يمكن برمجتها مرة واحدة فقط ، وأجهزة يمكن محوها ثم إعادة برمجتها باستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، وأجهزة يمكن (إعادة) برمجتها باستخدام ذاكرة فلاش ، ومصفوفات بوابات قابلة للبرمجة ميدانيًا (FPGAs) والتي يمكن برمجتها في أي وقت، بما في ذلك أثناء التشغيل. يمكن لمصفوفات بوابات قابلة للبرمجة ميدانيًا الحالية (اعتبارًا من عام 2016) تنفيذ ما يعادل ملايين البوابات والعمل بترددات تصل إلى 1 جيجاهرتز . [84]

تعمل الدوائر المتكاملة التناظرية، مثل أجهزة الاستشعار ، ودوائر إدارة الطاقة ، ومكبرات التشغيل (المكبرات التشغيلية)، على معالجة الإشارات المستمرة ، وتنفيذ وظائف تناظرية مثل التضخيم ، والترشيح النشط ، وفك التضمين ، والخلط .

يمكن للدوائر المتكاملة أن تجمع بين الدوائر التناظرية والرقمية على شريحة لإنشاء وظائف مثل المحولات التناظرية إلى الرقمية والمحولات الرقمية إلى التناظرية . توفر مثل هذه الدوائر ذات الإشارة المختلطة حجمًا أصغر وتكلفة أقل، ولكن يجب أن تأخذ في الاعتبار تداخل الإشارة. قبل أواخر التسعينيات، لم يكن من الممكن تصنيع أجهزة الراديو بنفس عمليات CMOS منخفضة التكلفة مثل المعالجات الدقيقة. ولكن منذ عام 1998، تم تطوير شرائح الراديو باستخدام عمليات CMOS RF . تشمل الأمثلة الهاتف اللاسلكي DECT من Intel، أو شرائح 802.11 ( Wi-Fi ) التي أنشأتها Atheros وشركات أخرى. [85]

غالبًا ما يقوم موزعو المكونات الإلكترونية الحديثة بتقسيم الدوائر المتكاملة إلى فئات فرعية:

تصنيع

التصنيع

رسم تخطيطي لخلية قياسية صغيرة بثلاث طبقات معدنية ( تم إزالة العازل الكهربائي ). الهياكل ذات اللون الرملي عبارة عن وصلات معدنية ، حيث تكون الأعمدة الرأسية عبارة عن جهات اتصال، وعادة ما تكون سدادات من التنغستن . الهياكل المحمرّة عبارة عن بوابات بولي سيليكون، والجزء الصلب في الأسفل عبارة عن كتلة سيليكون بلورية .
هيكل تخطيطي لشريحة CMOS ، كما تم بناؤها في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. يوضح الرسم البياني LDD-MISFET على ركيزة SOI مع خمس طبقات معدنية ونتوء لحام لربط الشريحة. كما يوضح أيضًا قسم FEOL (الطرف الأمامي للخط) و BEOL (الطرف الخلفي للخط) والأجزاء الأولى من عملية النهاية الخلفية.

تم تحديد أشباه الموصلات من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية على أنها المواد الأكثر احتمالاً لأنبوب مفرغ من الهواء في الحالة الصلبة . بدءًا من أكسيد النحاس ، ثم الجرمانيوم ، ثم السيليكون ، تمت دراسة المواد بشكل منهجي في أربعينيات وخمسينيات القرن العشرين. اليوم، يعد السيليكون أحادي البلورة الركيزة الرئيسية المستخدمة في الدوائر المتكاملة على الرغم من استخدام بعض مركبات III-V من الجدول الدوري مثل زرنيخيد الغاليوم في تطبيقات متخصصة مثل مصابيح LED والليزر والخلايا الشمسية والدوائر المتكاملة ذات السرعة العالية. استغرق الأمر عقودًا لإتقان طرق إنشاء بلورات ذات عيوب ضئيلة في البنية البلورية للمواد شبه الموصلة .

يتم تصنيع الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات في عملية مستوية تتضمن ثلاث خطوات عملية رئيسية - التصوير الضوئي ، والترسيب (مثل الترسيب الكيميائي للبخار )، والحفر . يتم استكمال خطوات العملية الرئيسية بالتطعيم والتنظيف. قد تستخدم الدوائر المتكاملة الأحدث أو عالية الأداء ترانزستورات FinFET أو GAAFET متعددة البوابات بدلاً من الترانزستورات المستوية، بدءًا من عقدة 22 نانومتر (إنتل) أو عقدة 16/14 نانومتر. [86]

تُستخدم رقائق السيليكون أحادية البلورة في معظم التطبيقات (أو في التطبيقات الخاصة، تُستخدم أشباه الموصلات الأخرى مثل زرنيخيد الجاليوم ). لا يلزم أن تكون الرقاقة من السيليكون بالكامل. تُستخدم الطباعة الضوئية لتحديد مناطق مختلفة من الركيزة المراد تطعيمها أو لترسيب مسارات السيليكون المتعدد أو العوازل أو المعادن (عادةً الألومنيوم أو النحاس) عليها. الشوائب هي شوائب يتم إدخالها عمدًا إلى أشباه الموصلات لتعديل خصائصها الإلكترونية. التطعيم هو عملية إضافة شوائب إلى مادة أشباه الموصلات.

  • تتكون الدوائر المتكاملة من العديد من الطبقات المتداخلة، كل منها محددة بواسطة الطباعة الضوئية، وعادة ما يتم عرضها بألوان مختلفة. تحدد بعض الطبقات أماكن انتشار المواد المغذية المختلفة في الركيزة (تسمى طبقات الانتشار)، وتحدد بعضها أماكن زرع الأيونات الإضافية (طبقات الزرع)، وتحدد بعضها الموصلات (طبقات السيليكون المتعدد المشبع أو المعدن)، وتحدد بعضها الاتصالات بين الطبقات الموصلة (طبقات التلامس أو التقاطع). يتم إنشاء جميع المكونات من مجموعة محددة من هذه الطبقات.
  • في عملية CMOS ذاتية المحاذاة ، يتم تشكيل الترانزستور في أي مكان تتقاطع فيه طبقة البوابة (السيليكون المتعدد أو المعدن) مع طبقة الانتشار (يُطلق على هذا "البوابة ذاتية المحاذاة"). [87] : ص.1 (انظر الشكل 1.1) 
  • تتكون الهياكل السعوية ، التي تشبه في شكلها إلى حد كبير الألواح الموصلة المتوازية للمكثف الكهربائي التقليدي ، وفقًا لمساحة "الألواح"، مع وجود مادة عازلة بين الألواح. تعد المكثفات ذات مجموعة واسعة من الأحجام شائعة في الدوائر المتكاملة.
  • تُستخدم أحيانًا خطوط متعرجة ذات أطوال مختلفة لتشكيل مقاومات على الشريحة ، على الرغم من أن معظم الدوائر المنطقية لا تحتاج إلى أي مقاومات. تحدد نسبة طول الهيكل المقاوم إلى عرضه، جنبًا إلى جنب مع مقاومته الصفائحية، المقاومة.
  • في حالات نادرة، يمكن بناء الهياكل الاستقرائية كملفات صغيرة على رقاقة، أو محاكاتها بواسطة دوامات .

نظرًا لأن جهاز CMOS يستهلك التيار فقط أثناء الانتقال بين الحالات المنطقية ، فإن أجهزة CMOS تستهلك تيارًا أقل بكثير من أجهزة الترانزستور ثنائي القطب .

الذاكرة العشوائية هي النوع الأكثر انتظامًا من الدوائر المتكاملة؛ وبالتالي فإن الأجهزة ذات الكثافة الأعلى هي ذاكرة؛ ولكن حتى المعالج الدقيق سيكون لديه ذاكرة على الشريحة. (انظر هيكل المصفوفة المنتظم في أسفل الصورة الأولى. [ أيهما؟ ] ) على الرغم من أن الهياكل معقدة - بأحجام تتقلص منذ عقود - تظل الطبقات أرق بكثير من عرض الجهاز. يتم تصنيع طبقات المادة تمامًا مثل عملية التصوير الفوتوغرافي، على الرغم من أنه لا يمكن استخدام موجات الضوء في الطيف المرئي "لكشف" طبقة من المادة، لأنها ستكون كبيرة جدًا بالنسبة للميزات. وبالتالي يتم استخدام الفوتونات ذات الترددات الأعلى (عادةً الأشعة فوق البنفسجية ) لإنشاء أنماط لكل طبقة. نظرًا لأن كل ميزة صغيرة جدًا، فإن المجاهر الإلكترونية هي أدوات أساسية لمهندس العمليات الذي قد يقوم بتصحيح أخطاء عملية التصنيع.

يتم اختبار كل جهاز قبل التعبئة باستخدام معدات الاختبار الآلية (ATE)، في عملية تُعرف باسم اختبار الرقاقة ، أو سبر الرقاقة. ثم تُقطع الرقاقة إلى كتل مستطيلة، يُطلق على كل منها قالب . ثم يتم توصيل كل قالب جيد (الجمع نرد ، أو قوالب ، أو قالب ) في عبوة باستخدام أسلاك ربط من الألومنيوم (أو الذهب) يتم ربطها حراريًا [ 88] بالوسادات ، والتي توجد عادةً حول حافة القالب. تم تقديم الترابط الحراري لأول مرة بواسطة A. Coucoulas والذي قدم وسيلة موثوقة لتشكيل هذه الوصلات الكهربائية الحيوية بالعالم الخارجي. بعد التعبئة والتغليف، تخضع الأجهزة للاختبار النهائي على نفس ATE أو ما شابه المستخدم أثناء سبر الرقاقة. يمكن أيضًا استخدام التصوير المقطعي المحوسب الصناعي . يمكن أن تشكل تكلفة الاختبار أكثر من 25٪ من تكلفة التصنيع على المنتجات منخفضة التكلفة، ولكن يمكن إهمالها على الأجهزة منخفضة الغلة أو الأكبر حجمًا أو الأعلى تكلفة.

اعتبارًا من عام 2022 ، يمكن أن تبلغ تكلفة إنشاء منشأة تصنيع (المعروفة عمومًا باسم مصنع أشباه الموصلات ) أكثر من 12 مليار دولار أمريكي. [89] ترتفع تكلفة منشأة التصنيع بمرور الوقت بسبب زيادة تعقيد المنتجات الجديدة؛ وهذا ما يُعرف بقانون روك . تتميز هذه المنشأة بما يلي:

يمكن تصنيع الدوائر المتكاملة إما داخليًا بواسطة مصنعي الأجهزة المتكاملة (IDMs) أو باستخدام نموذج المسبك . شركات تصنيع الأجهزة المتكاملة هي شركات متكاملة رأسيًا (مثل Intel و Samsung ) تصمم وتصنع وتبيع دوائرها المتكاملة الخاصة بها، وقد تقدم خدمات التصميم و/أو التصنيع (المسبك) لشركات أخرى (غالبًا ما تكون الأخيرة لشركات بدون مصانع). في نموذج المسبك، تقوم الشركات بدون مصانع (مثل Nvidia ) بتصميم وبيع الدوائر المتكاملة فقط وتستعين بمصادر خارجية لجميع عمليات التصنيع لمصانع نقية مثل TSMC . قد تقدم هذه المصانع خدمات تصميم الدوائر المتكاملة.

التغليف

شريحة MSI nMOS سوفييتية تم تصنيعها في عام 1977، وهي جزء من مجموعة حاسبة مكونة من أربع شرائح تم تصميمها في عام 1970 [90]

كانت أقدم الدوائر المتكاملة معبأة في عبوات مسطحة من السيراميك ، والتي استمرت في استخدامها من قبل الجيش لموثوقيتها وصغر حجمها لسنوات عديدة. انتقلت عبوات الدوائر التجارية بسرعة إلى العبوة المزدوجة الخطية (DIP)، أولاً من السيراميك ثم لاحقًا من البلاستيك، والذي يتكون عادةً من كريسول - فورمالدهايد - نوفولاك . في الثمانينيات، تجاوز عدد دبابيس دوائر VLSI الحد العملي لعبوات DIP، مما أدى إلى ظهور عبوات مصفوفة شبكة الدبابيس (PGA) وحاملات الرقائق الخالية من الرصاص (LCC). ظهرت عبوات التركيب السطحي في أوائل الثمانينيات وأصبحت شائعة في أواخر الثمانينيات، باستخدام درجة دقة الرصاص مع الأسلاك المشكلة إما على شكل جناح النورس أو رصاص J، كما هو موضح في عبوة الدائرة المتكاملة ذات الخطوط العريضة الصغيرة (SOIC) - وهي حاملة تشغل مساحة أقل بحوالي 30-50٪ من DIP المكافئ وعادة ما تكون أرق بنسبة 70٪. تحتوي هذه العبوة على أسلاك "جناح النورس" البارزة من الجانبين الطويلين ومسافة بين الأسلاك تبلغ 0.050 بوصة.

في أواخر تسعينيات القرن العشرين، أصبحت العبوات البلاستيكية الرباعية المسطحة (PQFP) والعبوات الرفيعة ذات الخطوط العريضة الصغيرة (TSOP) هي الأكثر شيوعًا للأجهزة ذات عدد الدبابيس المرتفع، على الرغم من أن عبوات PGA لا تزال تستخدم في المعالجات الدقيقة المتطورة .

كانت حزم مصفوفة الشبكة الكروية (BGA) موجودة منذ سبعينيات القرن العشرين. وقد تم تطوير حزم مصفوفة الشبكة الكروية ذات الشريحة المقلوبة ، والتي تسمح بعدد دبابيس أعلى بكثير من أنواع الحزم الأخرى، في التسعينيات. في حزمة FCBGA، يتم تثبيت القالب رأسًا على عقب (مقلوبًا) ويتصل بكرات الحزمة عبر ركيزة حزمة تشبه لوحة الدائرة المطبوعة بدلاً من الأسلاك. تسمح حزم FCBGA بتوزيع مجموعة من إشارات الإدخال والإخراج (تسمى Area-I/O) على القالب بالكامل بدلاً من حصرها في محيط القالب. تتمتع أجهزة BGA بميزة عدم الحاجة إلى مقبس مخصص ولكن من الصعب استبدالها في حالة فشل الجهاز.

انتقلت شركة Intel بعيدًا عن PGA إلى مصفوفة الشبكة الأرضية (LGA) وBGA بدءًا من عام 2004، مع إصدار آخر مقبس PGA في عام 2014 للمنصات المحمولة. اعتبارًا من عام 2018 ، تستخدم AMD حزم PGA على معالجات سطح المكتب السائدة، [91] وحزم BGA على المعالجات المحمولة، [92] وتستخدم معالجات سطح المكتب والخادم عالية الجودة حزم LGA. [93]

يجب أن تمر الإشارات الكهربائية الخارجة من القالب عبر المادة التي تربط القالب كهربائيًا بالعبوة، ومن خلال المسارات الموصلة في العبوة، ومن خلال الأسلاك التي تربط العبوة بالمسارات الموصلة على لوحة الدائرة المطبوعة . المواد والهياكل المستخدمة في المسار الذي يجب أن تسلكه هذه الإشارات الكهربائية لها خصائص كهربائية مختلفة جدًا، مقارنة بتلك التي تسلكها أجزاء مختلفة من نفس القالب. ونتيجة لذلك، فإنها تتطلب تقنيات تصميم خاصة لضمان عدم تلف الإشارات، وطاقة كهربائية أكبر بكثير من الإشارات المحصورة في القالب نفسه.

عندما يتم وضع عدة قوالب في حزمة واحدة، تكون النتيجة عبارة عن نظام في حزمة ، يُختصر SiP . يتم إنشاء وحدة متعددة الرقائق ( MCM ) من خلال الجمع بين عدة قوالب على ركيزة صغيرة غالبًا ما تكون مصنوعة من السيراميك. يكون التمييز بين وحدة متعددة الرقائق كبيرة ولوحة دوائر مطبوعة صغيرة غير واضح في بعض الأحيان.

عادةً ما تكون الدوائر المتكاملة المعبأة كبيرة بما يكفي لتشمل معلومات تعريفية. أربعة أقسام شائعة هي اسم الشركة المصنعة أو شعارها، ورقم القطعة، ورقم دفعة إنتاج القطعة والرقم التسلسلي ، ورمز تاريخ مكون من أربعة أرقام لتحديد وقت تصنيع الشريحة. غالبًا ما تحمل أجزاء تقنية التركيب السطحي الصغيرة للغاية رقمًا فقط يستخدم في جدول البحث الخاص بالشركة المصنعة للعثور على خصائص الدائرة المتكاملة.

يتم تمثيل تاريخ التصنيع عادةً على هيئة سنة مكونة من رقمين متبوعة برمز أسبوع مكون من رقمين، بحيث تم تصنيع الجزء الذي يحمل الرمز 8341 في الأسبوع 41 من عام 1983، أو تقريبًا في أكتوبر 1983.

الملكية الفكرية

إن إمكانية النسخ عن طريق تصوير كل طبقة من الدوائر المتكاملة وإعداد أقنعة ضوئية لإنتاجها على أساس الصور الملتقطة هي سبب لإصدار تشريعات لحماية تصميمات التخطيط. أنشأ قانون حماية شرائح أشباه الموصلات الأمريكي لعام 1984 حماية الملكية الفكرية للأقنعة الضوئية المستخدمة لإنتاج الدوائر المتكاملة. [94]

في عام 1989، تبنى مؤتمر دبلوماسي عقد في واشنطن العاصمة معاهدة بشأن الملكية الفكرية فيما يتعلق بالدوائر المتكاملة، [95] والتي تُعرف أيضًا باسم معاهدة واشنطن أو معاهدة IPIC. المعاهدة غير سارية المفعول حاليًا، ولكنها تم دمجها جزئيًا في اتفاقية الجوانب المتصلة بالتجارة من حقوق الملكية الفكرية . [96]

هناك العديد من براءات الاختراع الأمريكية المرتبطة بالدائرة المتكاملة، والتي تشمل براءات الاختراع لشركة JS Kilby US3,138,743 و US3,261,081 و US3,434,015 وبراءات الاختراع لشركة RF Stewart US3,138,747 .

تم اعتماد قوانين وطنية لحماية تصميمات تخطيط الدوائر المتكاملة في عدد من البلدان، بما في ذلك اليابان [97] ، والمفوضية الأوروبية [98] ، والمملكة المتحدة، وأستراليا، وكوريا. أصدرت المملكة المتحدة قانون حقوق الطبع والنشر والتصميمات وبراءات الاختراع لعام 1988، الفصل 48، الفقرة 213، بعد أن اتخذت في البداية موقفًا مفاده أن قانون حقوق الطبع والنشر الخاص بها يحمي تصميمات الرقائق بالكامل. انظر شركة British Leyland Motor Corp. ضد شركة Armstrong Patents Co.

تم تلخيص الانتقادات الموجهة إلى عدم كفاية نهج حقوق الطبع والنشر في المملكة المتحدة كما تراه صناعة الرقائق في الولايات المتحدة في المزيد من التطورات في مجال حقوق الرقائق. [99]

أصدرت أستراليا قانون تخطيط الدوائر لعام 1989 كشكل فريد من نوعه لحماية الشريحة. [100] وأصدرت كوريا قانونًا بشأن تصميم تخطيط الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات في عام 1992. [101]

الأجيال

في الأيام الأولى للدوائر المتكاملة البسيطة، كان النطاق الكبير للتكنولوجيا يقتصر على كل شريحة بعدد قليل من الترانزستورات ، وكانت درجة التكامل المنخفضة تعني أن عملية التصميم كانت بسيطة نسبيًا. كانت عائدات التصنيع منخفضة أيضًا وفقًا لمعايير اليوم. مع تقدم تكنولوجيا أشباه الموصلات المعدنية والأكسيدية (MOS)، يمكن وضع ملايين ثم مليارات ترانزستورات MOS على شريحة واحدة، [102] وتطلبت التصميمات الجيدة تخطيطًا شاملاً، مما أدى إلى ظهور مجال أتمتة التصميم الإلكتروني ، أو EDA. لا تزال بعض شرائح SSI وMSI، مثل الترانزستورات المنفصلة ، ​​تُنتج بكميات كبيرة، سواء للحفاظ على المعدات القديمة أو بناء أجهزة جديدة لا تتطلب سوى عدد قليل من البوابات. على سبيل المثال، أصبحت سلسلة 7400 من شرائح TTL معيارًا بحكم الأمر الواقع ولا تزال قيد الإنتاج.

اختصار اسم سنة عدد الترانزستورات [103] عدد البوابات المنطقية [104]
إس إس آي التكامل على نطاق صغير 1964 1 الى 10 1 الى 12
إم إس آي التكامل على نطاق متوسط 1968 10 الى 500 13 إلى 99
إل إس آي التكامل على نطاق واسع 1971 500 إلى 20000 100 إلى 9999
دائرة متكاملة واسعة النطاق التكامل على نطاق واسع جدًا 1980 20000 إلى 1000000 10000 إلى 99999
يو إل إس آي التكامل على نطاق واسع للغاية 1984 1000000 وأكثر 100000 وأكثر

التكامل على نطاق صغير (SSI)

احتوت الدوائر المتكاملة الأولى على عدد قليل من الترانزستورات. قدمت الدوائر الرقمية المبكرة التي تحتوي على عشرات الترانزستورات عددًا قليلاً من البوابات المنطقية، وكانت الدوائر المتكاملة الخطية المبكرة مثل Plessey SL201 أو Philips TAA320 تحتوي على ترانزستورين فقط. زاد عدد الترانزستورات في الدائرة المتكاملة بشكل كبير منذ ذلك الحين. تم استخدام مصطلح "التكامل واسع النطاق" (LSI) لأول مرة من قبل عالم IBM Rolf Landauer عند وصف المفهوم النظري؛ [105] أدى هذا المصطلح إلى ظهور مصطلحات "التكامل على نطاق صغير" (SSI) و"التكامل متوسط ​​​​النطاق" (MSI) و"التكامل واسع النطاق جدًا" (VLSI) و"التكامل واسع النطاق للغاية" (ULSI). كانت الدوائر المتكاملة المبكرة عبارة عن SSI.

كانت دوائر SSI بالغة الأهمية لمشاريع الفضاء الجوي المبكرة ، وساعدت مشاريع الفضاء الجوي في إلهام تطوير التكنولوجيا. احتاج كل من صاروخ Minuteman وبرنامج Apollo إلى أجهزة كمبيوتر رقمية خفيفة الوزن لأنظمة التوجيه بالقصور الذاتي الخاصة بهما. وعلى الرغم من أن جهاز كمبيوتر التوجيه Apollo قاد وحفز تكنولوجيا الدوائر المتكاملة، [106] إلا أن صاروخ Minuteman هو الذي أجبرها على الإنتاج الضخم. شكل برنامج صاروخ Minuteman والعديد من برامج البحرية الأمريكية الأخرى سوق الدوائر المتكاملة الإجمالية بقيمة 4 ملايين دولار في عام 1962، وبحلول عام 1968، كان إنفاق الحكومة الأمريكية على الفضاء والدفاع لا يزال يمثل 37٪ من إجمالي الإنتاج البالغ 312 مليون دولار.

وقد دعم الطلب من جانب حكومة الولايات المتحدة سوق الدوائر المتكاملة الناشئة حتى انخفضت التكاليف بما يكفي للسماح لشركات الدوائر المتكاملة باختراق السوق الصناعية وفي النهاية سوق المستهلك . وانخفض متوسط ​​السعر لكل دائرة متكاملة من 50 دولارًا في عام 1962 إلى 2.33 دولارًا في عام 1968. [107] بدأت الدوائر المتكاملة في الظهور في المنتجات الاستهلاكية بحلول مطلع سبعينيات القرن العشرين. وكان أحد التطبيقات النموذجية هو معالجة الصوت بين الموجات الحاملة في أجهزة استقبال التلفزيون.

كانت أولى تطبيقات شرائح MOS هي شرائح التكامل على نطاق صغير (SSI). [108] وبعد اقتراح محمد م. عطا الله لشريحة الدائرة المتكاملة MOS في عام 1960، [109] كانت أقدم شريحة MOS تجريبية تم تصنيعها عبارة عن شريحة مكونة من 16 ترانزستورًا بناها فريد هيمان وستيفن هوفستاين في RCA في عام 1962. [48] كان أول تطبيق عملي لشرائح MOS SSI هو استخدام أقمار ناسا الصناعية . [108]

التكامل على نطاق متوسط ​​(MSI)

كانت الخطوة التالية في تطوير الدوائر المتكاملة هي تقديم أجهزة تحتوي على مئات الترانزستورات على كل شريحة، وهو ما يسمى "التكامل متوسط ​​الحجم" (MSI).

لقد جعلت تقنية توسيع نطاق MOSFET من الممكن بناء رقائق عالية الكثافة. [43] وبحلول عام 1964، وصلت رقائق MOS إلى كثافة ترانزستور أعلى وتكاليف تصنيع أقل من الرقائق ثنائية القطب . [50]

في عام 1964، أظهر فرانك وانلاس مسجل تحويل أحادي الشريحة مكون من 16 بتًا صممه، مع 120 ترانزستور MOS مذهلًا في ذلك الوقت على شريحة واحدة. [108] [110] في نفس العام، قدمت شركة جنرال ميكروإلكترونيكس أول شريحة دائرة متكاملة MOS تجارية ، تتكون من 120 ترانزستور MOS بقناة p . [49] كان مسجل تحويل مكون من 20 بتًا ، طوره روبرت نورمان [48] وفرانك وانلاس. [111] [112] زادت رقائق MOS تعقيدًا بمعدل تنبأ به قانون مور ، مما أدى إلى ظهور رقائق تحتوي على مئات من MOSFETs على شريحة واحدة بحلول أواخر الستينيات. [50]

التكامل على نطاق واسع (LSI)

أدى المزيد من التطوير، الذي مدفوعًا بنفس تكنولوجيا توسيع نطاق MOSFET والعوامل الاقتصادية، إلى "التكامل واسع النطاق" (LSI) بحلول منتصف السبعينيات، مع عشرات الآلاف من الترانزستورات لكل شريحة. [113]

كانت الأقنعة المستخدمة في معالجة وتصنيع SSI وMSI وأجهزة LSI وVLSI المبكرة (مثل المعالجات الدقيقة في أوائل السبعينيات) تُصنع يدويًا في الغالب، وغالبًا باستخدام شريط Rubylith أو ما شابه. [114] بالنسبة للدوائر المتكاملة الكبيرة أو المعقدة (مثل الذاكرات أو المعالجات )، كان يتم ذلك غالبًا بواسطة متخصصين تم تعيينهم خصيصًا مسؤولين عن تخطيط الدائرة، تحت إشراف فريق من المهندسين، الذين يقومون أيضًا، جنبًا إلى جنب مع مصممي الدائرة، بفحص والتحقق من صحة واكتمال كل قناع.

كانت الدوائر المتكاملة مثل وحدات ذاكرة الوصول العشوائي بسعة 1 كيلو بت، ورقائق الحاسبة، وأولى المعالجات الدقيقة، والتي بدأ تصنيعها بكميات معتدلة في أوائل سبعينيات القرن العشرين، تحتوي على أقل من 4000 ترانزستور. وبدأ إنتاج الدوائر المتكاملة واسعة النطاق، التي تقترب من 10000 ترانزستور، حوالي عام 1974، لذاكرات الكمبيوتر الرئيسية ومعالجات الجيل الثاني الدقيقة.

التكامل على نطاق واسع جدًا (VLSI)

طبقات التوصيل العلوية على شريحة المعالج الدقيق Intel 80486DX2

"التكامل واسع النطاق للغاية" ( VLSI ) هو تطور بدأ بمئات الآلاف من الترانزستورات في أوائل الثمانينيات، واعتبارًا من عام 2023، تستمر أعداد الترانزستورات في النمو لتتجاوز 5.3 تريليون ترانزستور لكل شريحة.

تطلب تحقيق هذه الكثافة المتزايدة العديد من التطورات. انتقل المصنعون إلى قواعد تصميم MOSFET الأصغر ومرافق التصنيع الأكثر نظافة . تم تلخيص مسار تحسينات العملية من خلال خريطة الطريق التكنولوجية الدولية لأشباه الموصلات (ITRS)، والتي خلفتها منذ ذلك الحين خريطة الطريق الدولية للأجهزة والأنظمة (IRDS). تم تحسين أدوات التصميم الإلكتروني ، مما يجعل من العملي إنهاء التصميمات في وقت معقول. حلت CMOS الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة محل NMOS و PMOS ، مما تجنب الزيادة الباهظة في استهلاك الطاقة . جعلت تعقيد وكثافة أجهزة VLSI الحديثة من غير الممكن التحقق من الأقنعة أو القيام بالتصميم الأصلي يدويًا. بدلاً من ذلك، يستخدم المهندسون أدوات EDA لأداء معظم أعمال التحقق الوظيفية . [115]

في عام 1986، تم طرح شرائح ذاكرة الوصول العشوائي بسعة ميغا بايت واحد ، والتي تحتوي على أكثر من مليون ترانزستور. تجاوزت شرائح المعالجات الدقيقة علامة المليون ترانزستور في عام 1989، وعلامة المليار ترانزستور في عام 2005. [116] يستمر هذا الاتجاه دون هوادة إلى حد كبير، حيث تم طرح شرائح في عام 2007 تحتوي على عشرات المليارات من ترانزستورات الذاكرة. [117]

ULSI وWSI وSoC و3D-IC

لتعكس المزيد من النمو في التعقيد، تم اقتراح مصطلح ULSI الذي يرمز إلى "التكامل على نطاق واسع للغاية" للشرائح التي تحتوي على أكثر من مليون ترانزستور. [118]

التكامل على نطاق الرقاقة (WSI) هو وسيلة لبناء دوائر متكاملة كبيرة جدًا تستخدم رقاقة سيليكون كاملة لإنتاج "رقاقة فائقة" واحدة. ومن خلال الجمع بين الحجم الكبير والتغليف المخفض، يمكن أن يؤدي WSI إلى خفض التكاليف بشكل كبير لبعض الأنظمة، وخاصة أجهزة الكمبيوتر العملاقة المتوازية بشكل كبير. الاسم مأخوذ من مصطلح Very-Large-Scale Integration، وهو الحالة الحالية للتكنولوجيا عندما تم تطوير WSI. [119] [120]

النظام على رقاقة (SoC أو SOC) هو دائرة متكاملة يتم فيها تضمين جميع المكونات اللازمة لجهاز كمبيوتر أو نظام آخر على شريحة واحدة. يمكن أن يكون تصميم مثل هذا الجهاز معقدًا ومكلفًا، وبينما يمكن الحصول على فوائد الأداء من دمج جميع المكونات المطلوبة على شريحة واحدة، فإن تكلفة ترخيص وتطوير آلة ذات شريحة واحدة لا تزال تفوق وجود أجهزة منفصلة. مع الترخيص المناسب، يتم تعويض هذه العيوب من خلال انخفاض تكاليف التصنيع والتجميع ومن خلال ميزانية طاقة مخفضة بشكل كبير: نظرًا لأن الإشارات بين المكونات يتم الاحتفاظ بها على الشريحة، فإن الطاقة المطلوبة أقل بكثير (انظر التعبئة والتغليف). [121] علاوة على ذلك، تكون مصادر الإشارة والوجهات أقرب فعليًا على الشريحة، مما يقلل من طول الأسلاك وبالتالي زمن الوصول وتكاليف طاقة الإرسال والحرارة المهدرة من الاتصال بين الوحدات على نفس الشريحة. وقد أدى هذا إلى استكشاف ما يسمى بأجهزة الشبكة على الشريحة (NoC)، والتي تطبق منهجيات تصميم النظام على الشريحة على شبكات الاتصالات الرقمية بدلاً من بنيات الحافلات التقليدية .

تتكون الدائرة المتكاملة ثلاثية الأبعاد (3D-IC) من طبقتين أو أكثر من المكونات الإلكترونية النشطة التي يتم دمجها رأسياً وأفقياً في دائرة واحدة. يستخدم الاتصال بين الطبقات إشارات على الشريحة، وبالتالي يكون استهلاك الطاقة أقل بكثير من الدوائر المنفصلة المكافئة. يمكن أن يؤدي الاستخدام الحكيم للأسلاك الرأسية القصيرة إلى تقليل الطول الإجمالي للسلك بشكل كبير من أجل تشغيل أسرع. [122]

وضع العلامات على السيليكون والكتابة على الجدران

للسماح بالتعرف أثناء الإنتاج، ستحمل معظم شرائح السيليكون رقمًا تسلسليًا في أحد الأركان. ومن الشائع أيضًا إضافة شعار الشركة المصنعة. منذ إنشاء الدوائر المتكاملة، استخدم بعض مصممي الشرائح مساحة سطح السيليكون للصور أو الكلمات الخفية غير الوظيفية. يشار إلى هذه أحيانًا باسم فن الشريحة أو فن السيليكون أو رسومات السيليكون أو رسومات السيليكون. [ بحاجة لمصدر ]

الدوائر المتكاملة وعائلات الدوائر المتكاملة

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ "الدائرة المتكاملة (IC)". JEDEC .
  2. ^ وايلي، أندرو (2009). "الدوائر المتكاملة المتجانسة الأولى". مؤرشف من الأصل في 4 مايو 2018. تم الاسترجاع في 14 مارس 2011. في أيامنا هذه، عندما يقول الناس "دائرة متكاملة"، فإنهم يقصدون عادةً دائرة متكاملة متجانسة، حيث يتم بناء الدائرة بأكملها في قطعة واحدة من السيليكون.
  3. ^ هورويتز، بول ؛ هيل، وينفيلد (1989). فن الإلكترونيات (الطبعة الثانية). مطبعة جامعة كامبريدج. ص 61. ISBN 978-0-521-37095-0إن الدوائر المتكاملة، التي حلت إلى حد كبير محل الدوائر المصنوعة من ترانزستورات منفصلة، ​​هي في حد ذاتها مجرد مجموعات من الترانزستورات والمكونات الأخرى المصنوعة من شريحة واحدة من مادة أشباه الموصلات.
  4. ^ مايك هاريسون، مايك إلكتريك ستاف (1998-2014) صمامات متعددة من لوي 3NF - أول دائرة متكاملة.
  5. ^ "صمام راديو Loewe 3NF، 1926-1966 | مجموعة متحف العلوم".
  6. ^ أنطون بانكراتوف (20 نوفمبر 2010) مصباح Loewe 3NF المتكامل
  7. ^ كلايف ماكسفيلد، إي إي تايمز (04.05.2006) أول "دائرة متكاملة" من عام 1926!
  8. ^ مالانوفسكي، جريجوري (2011). السباق نحو اللاسلكي: كيف تم اختراع الراديو (أو اكتشافه؟). دار المؤلف. رقم ISBN 978-1-4634-3750-3.
  9. ^ مبادئ الدوائر المتكاملة VLSI وCMOS. S. Chand. 2016. ISBN 978-81-219-4000-9.
  10. ^ "من اخترع الدائرة المتكاملة؟". مدونة @CHM. متحف تاريخ الكمبيوتر. 20 أغسطس 2014.
  11. ^ "الدوائر المتكاملة تساعد على الاختراع". Integratedcircuithelp.com . تم الاسترجاع في 13 أغسطس 2012 .
  12. ^ براءة اختراع DE رقم 833366، دبليو. جاكوبي، “Halbleiterverstärker””، نُشرت في 15 مايو 1952، وتم تخصيصها لشركة SIEMENS AG 
  13. ^ "The Hapless Tale of Geoffrey Dummer". epn-online.com . 1 أكتوبر 2005. مؤرشف من الأصل في 26 يوليو 2011.
  14. ^ US2802760A، لينكولن، ديريك وفروش، كارل جيه، "أكسدة الأسطح شبه الموصلة للانتشار المتحكم فيه"، صدر في 1957-08-13 
  15. ^ Frosch, CJ; Derick, L (1957). "حماية السطح والإخفاء الانتقائي أثناء الانتشار في السيليكون". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 104 (9): 547. doi :10.1149/1.2428650.
  16. ^ لوجيك، بو (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ص. 120. ISBN 9783540342588.
  17. ^ فولر، سي إس؛ ديتزينبرجر، جيه إيه (1 يوليو 1953). "انتشار الليثيوم إلى الجرمانيوم والسيليكون". المراجعة الفيزيائية . 91 (1): 193. رمز Bibcode :1953PhRv...91..193F. doi :10.1103/PhysRev.91.193. ISSN  0031-899X.
  18. ^ فولر، سي إس؛ ستروثرز، جيه دي؛ ديتزينبرجر، جيه إيه؛ وولفستيرن، كيه بي (15 مارس 1954). "انتشارية وذوبان النحاس في الجرمانيوم". المراجعة الفيزيائية . 93 (6): 1182-1189. رمز Bibcode :1954PhRv...93.1182F. doi :10.1103/PhysRev.93.1182. ISSN  0031-899X.
  19. ^ فولر، سي إس؛ ديتزينبرجر، جيه إيه (1 مايو 1956). "انتشار العناصر المانحة والمستقبلة في السيليكون". مجلة الفيزياء التطبيقية . 27 (5): 544-553. رمز Bibcode :1956JAP....27..544F. doi :10.1063/1.1722419. ISSN  0021-8979.
  20. ^ فولر، سي إس؛ ويلان، جيه إم (1 أغسطس 1958). "انتشار وذوبان وسلوك النحاس الكهربائي في زرنيخيد الغاليوم". مجلة فيزياء وكيمياء المواد الصلبة . 6 (2): 173-177. رمز Bibcode :1958JPCS....6..173F. doi :10.1016/0022-3697(58)90091-X. ISSN  0022-3697.
  21. ^ ميلر، ر. س.؛ سافاج، أ. (1 ديسمبر 1956). "انتشار الألومنيوم في السيليكون البلوري المفرد". مجلة الفيزياء التطبيقية . 27 (12): 1430-1432. رمز Bibcode :1956JAP....27.1430M. doi :10.1063/1.1722283. ISSN  0021-8979.
  22. ^ abc Rostky, George. "Micromodules: the ultimate package". EE Times . مؤرشف من الأصل في 7 يناير 2010 . تم الاسترجاع في 23 أبريل 2018 .
  23. ^ "The RCA Micromodule". مقتنيات الرقائق الحاسوبية القديمة، والهدايا التذكارية والمجوهرات . تم الاسترجاع في 23 أبريل 2018 .
  24. ^ Dummer, GWA; Robertson, J. Mackenzie (16 May 2014). American Microelectronics Data Annual 1964–65. Elsevier. ص 392–397، 405–406. ISBN 978-1-4831-8549-1.
  25. ^ "الشريحة التي بناها جاك غيرت العالم". ti.com . 9 سبتمبر 1997. مؤرشف من الأصل في 18 أبريل 2000.{{cite web}}:CS1 maint: عنوان URL غير مناسب ( الرابط )
  26. ^ براءة اختراع أمريكية رقم 3138743، كيلبي، جاك س.، "الدوائر الإلكترونية المصغرة"، نُشرت في 23 يونيو 1964 
  27. ^ وينستون، برايان (1998). تكنولوجيا الإعلام والمجتمع: تاريخ: من التلغراف إلى الإنترنت. روتليدج. ص 221. ISBN 978-0-415-14230-4.
  28. ^ "Texas Instruments – 1961 First IC-based computer". Ti.com . تم الاسترجاع في 13 أغسطس 2012 .
  29. ^ "جائزة نوبل في الفيزياء 2000". NobelPrize.org . 10 أكتوبر 2000.
  30. ^ abc "الدوائر المتكاملة". ناسا . تم الاسترجاع في 13 أغسطس 2019 .
  31. ^ "1959: مفهوم عملي للدائرة المتكاملة المتجانسة حاصل على براءة اختراع". متحف تاريخ الكمبيوتر . تم الاسترجاع في 13 أغسطس 2019 .
  32. ^ هال، إلدون سي. (1996). رحلة إلى القمر: تاريخ جهاز كمبيوتر التوجيه الخاص بأبوللو. مكتبة الطيران. المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية. ص 18-19. رقم ISBN 978-1-56347-185-8تم الاسترجاع بتاريخ 5 أكتوبر 2023 .
  33. ^ "رواد الكمبيوتر – جيمس إل بوي". جمعية الكمبيوتر التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . تم الاسترجاع في 25 مايو 2020 .
  34. ^ "Texas Instruments TMX 1795: أول معالج دقيق منسي (تقريبًا). مدونة كين شيريف . 25 أكتوبر 1970.
  35. ^ كيو، يو (1 يناير 2013). "تكنولوجيا الترانزستورات ذات الأغشية الرقيقة - الماضي والحاضر والمستقبل" (PDF) . واجهة الجمعية الكهروكيميائية . 22 (1): 55-61. رمز Bibcode : 2013ECSIn..22a..55K. doi : 10.1149/2.F06131if.
  36. ^ US2802760A، لينكولن، ديريك وفروش، كارل جيه، "أكسدة الأسطح شبه الموصلة للانتشار المتحكم فيه"، صدر في 1957-08-13 
  37. ^ هوف، هوارد؛ ريوردان، مايكل (1 سبتمبر 2007). "فروش وديريك: بعد خمسين عامًا (مقدمة)". واجهة الجمعية الكهروكيميائية . 16 (3): 29. doi :10.1149/2.F02073IF. ISSN  1064-8208.
  38. ^ Frosch, CJ; Derick, L (1957). "حماية السطح والإخفاء الانتقائي أثناء الانتشار في السيليكون". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 104 (9): 547. doi :10.1149/1.2428650.
  39. ^ KAHNG, D. (1961). "Silicon-Silicon Dioxide Surface Device". المذكرة الفنية لمختبرات بيل : 583–596. doi :10.1142/9789814503464_0076. ISBN 978-981-02-0209-5.
  40. ^ Lojek, Bo (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . برلين، هايدلبرغ: Springer-Verlag Berlin Heidelberg. ص. 321. ISBN 978-3-540-34258-8.
  41. ^ ليجينزا، جيه آر؛ سبيتزر، دبليو جي (1960). "آليات أكسدة السيليكون في البخار والأكسجين". مجلة فيزياء وكيمياء المواد الصلبة . 14 : 131-136. رمز Bibcode :1960JPCS...14..131L. doi :10.1016/0022-3697(60)90219-5.
  42. ^ لوجيك، بو (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ص. 120. ISBN 9783540342588.
  43. ^ ab Laws, David (4 ديسمبر 2013). "من اخترع الترانزستور؟". متحف تاريخ الكمبيوتر .
  44. ^ باسيت، روس نوكس (2002). إلى العصر الرقمي: مختبرات الأبحاث والشركات الناشئة وصعود تكنولوجيا MOS. مطبعة جامعة جونز هوبكنز . ص 53-54. ISBN 978-0-8018-6809-2.
  45. ^ باسيت، روس نوكس (2007). إلى العصر الرقمي: مختبرات الأبحاث والشركات الناشئة وصعود تكنولوجيا MOS. مطبعة جامعة جونز هوبكنز . ص 22-25. ISBN 9780801886393.
  46. ^ "Milestones:First Semiconductor Integrated Circuit (IC), 1958". IEEE Global History Network . IEEE . تم الاسترجاع في 3 أغسطس 2011 .
  47. ^ "Milestones:List of IEEE Milestones – Engineering and Technology History Wiki". ethw.org . 9 ديسمبر 2020.
  48. ^ abcd "سلحفاة الترانزستورات تفوز بالسباق – ثورة CHM". متحف تاريخ الكمبيوتر . تم الاسترجاع في 22 يوليو 2019 .
  49. ^ "1964 – أول دائرة متكاملة تجارية من نوع MOS تم تقديمها". متحف تاريخ الكمبيوتر .
  50. ^ abcd Shirriff, Ken (30 أغسطس 2016). "The Surprising Story of the First Microprocessors". IEEE Spectrum . 53 (9). معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات : 48–54. doi :10.1109/MSPEC.2016.7551353. S2CID  32003640.
  51. ^ "1968: تطوير تقنية بوابة السيليكون للدوائر المتكاملة". متحف تاريخ الكمبيوتر . تم الاسترجاع في 22 يوليو 2019 .
  52. ^ "1968: تطوير تقنية بوابة السيليكون للدوائر المتكاملة". محرك السيليكون . متحف تاريخ الكمبيوتر . تم الاسترجاع في 13 أكتوبر 2019 .
  53. ^ هيتينجر، ويليام سي. (1973). "تكنولوجيا أشباه الموصلات المعدنية والأكسيدية". مجلة ساينتفك أمريكان . 229 (2): 48-59. رمز Bibcode :1973SciAm.229b..48H. doi :10.1038/scientificamerican0873-48. JSTOR  24923169.
  54. ^ كانيلوس، مايكل (11 فبراير 2003). "قانون مور سيستمر لعقد آخر". سي نت .
  55. ^ دافاري، بيجان، روبرت إتش دينارد، وغافام جي شاهيدي (1995). "التوسع في استخدام CMOS لتحقيق أداء عالٍ واستهلاك طاقة منخفض - السنوات العشر القادمة" (PDF) . وقائع مؤتمر معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . المجلد 83، العدد 4. ص 595-606.{{cite news}}:CS1 maint: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( الرابط )
  56. ^ "كوالكوم وسامسونج تتعاونان في تقنية تصنيع 10 نانومتر لأحدث معالج سناب دراجون 835 للهواتف المحمولة". news.samsung.com . تم الاسترجاع في 11 فبراير 2017 .
  57. ^ "داخل باسكال: أحدث منصة حوسبة من إنفيديا". 5 أبريل 2016.. 15,300,000,000 ترانزستور في 610 مم 2 .
  58. ^ "خارطة الطريق الدولية للأجهزة والأنظمة" (PDF) . IEEE. 2016.
  59. ^ جائزة نوبل في الفيزياء 2009، مؤسسة نوبل، 6 أكتوبر 2009 ، تم الاسترجاع 6 أكتوبر 2009.
  60. ^ فوجيتا، هـ. (1997). عقد من الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة ومستقبلها . ورشة العمل الدولية السنوية العاشرة حول الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة. doi :10.1109/MEMSYS.1997.581729.
  61. ^ ناراسيمها، أ.؛ وآخرون (2008). "جهاز إرسال واستقبال بصري إلكتروني QSFP بسرعة 40 جيجابت/ثانية بتقنية السيليكون على العازل CMOS بسمك 0.13 ميكرومتر". وقائع مؤتمر اتصالات الألياف الضوئية (OFC) : OMK7.
  62. ^ "شركة تصنيع الرقائق البصرية تركز على الحوسبة عالية الأداء". 7 أبريل 2022.
  63. ^ Birkholz, M.; Mai, A.; Wenger, C.; Meliani, C.; Scholz, R. (2016). "وحدات التكنولوجيا من الإلكترونيات الدقيقة والنانوية للعلوم الحيوية". WIREs Nanomed. Nanobiotech . 8 (3): 355–377. doi :10.1002/wnan.1367. PMID  26391194.
  64. ^ جراهام، أنتوني إتش دي؛ روبنز، جون؛ بوين، كريس آر؛ تايلور، جون (2011). "تسويق تقنية الدوائر المتكاملة CMOS في صفائف الأقطاب الكهربائية المتعددة لعلوم الأعصاب وأجهزة الاستشعار البيولوجية المستندة إلى الخلايا". مجسات . 11 (5): 4943-4971. رمز Bibcode : 2011Senso..11.4943G. doi : 10.3390/s110504943 . PMC 3231360. PMID  22163884 . 
  65. ^ أور باخ، زفي (23 ديسمبر 2013). "لماذا تعتبر تقنية أشباه الموصلات SOI هي تكنولوجيا المستقبل". semimd.com . مؤرشف من الأصل في 29 نوفمبر 2014.{{cite web}}:CS1 maint: عنوان URL غير مناسب ( الرابط ).2013.
  66. ^ "ظهور ذاكرة فلاش ثماني الحزم من سامسونج في آيفون 4 من آبل". Siliconica . 13 سبتمبر 2010.
  67. ^ Yamatake Corporation (2002). "Spherical semiconductor radio temperature sensor". Nature Interface . 7 : 58–59. مؤرشف من الأصل في 7 يناير 2009.
  68. ^ تاكيدا، نوبيو، تطبيقات MEMS لتكنولوجيا أشباه الموصلات الكروية (PDF) ، محفوظ من الأصل (PDF) في 1 يناير 2015
  69. ^ "التغليف المتقدم".
  70. ^ "2.5D". هندسة أشباه الموصلات .
  71. ^ "3D ICs". هندسة أشباه الموصلات .
  72. ^ “شبلت”. ويكي تشيب . 28 فبراير 2021.
  73. ^ "لمواكبة قانون مور، يتجه مصنعو الرقائق إلى تصنيع 'Chiplets'". Wired . 11 يونيو 2018.
  74. ^ Schodt, Christopher (16 أبريل 2019). "هذا هو عام وحدة المعالجة المركزية 'chiplet'". Engadget .
  75. ^ "بناء إلكترونيات الطاقة باستخدام السباكة المجهرية يمكن أن يوفر مبالغ هائلة من المال - IEEE Spectrum".
  76. ^ "شركة ناشئة تقلص حجم مبرد بيلتييه وتضعه في علبة الرقائق". 10 يناير 2008.
  77. ^ "تغليف الرقائق المعدنية مقابل التغليف السلكي | ملخص أشباه الموصلات". 10 ديسمبر 2016.
  78. ^ لابيدوس، مارك (16 أبريل 2015). "طرح FinFET أبطأ من المتوقع". هندسة أشباه الموصلات.
  79. ^ باسو، جوي ديب (9 أكتوبر 2019). "من التصميم إلى إخراج الشريط في تقنية تصنيع الدوائر المتكاملة SCL 180 نانومتر CMOS". مجلة IETE للتعليم . 60 (2): 51-64. arXiv : 1908.10674 . doi : 10.1080/09747338.2019.1657787. S2CID  201657819.
  80. ^ "حول صناعة التصميم الإلكتروني الآلي". اتحاد أتمتة التصميم الإلكتروني . مؤرشف من الأصل في 2 أغسطس 2015. تم الاسترجاع في 29 يوليو 2015 .
  81. ^ جراي، بول ر.؛ هيرست، بول ج.؛ لويس، ستيفن هـ.؛ ماير، روبرت ج. (2009). تحليل وتصميم الدوائر المتكاملة التناظرية . وايلي. رقم ISBN 978-0-470-24599-6.
  82. ^ Rabaey, Jan M.; Chandrakasan, Anantha; Nikolic, Borivoje (2003). Digital Integrated Circuits (الطبعة الثانية). Pearson. ISBN 978-0-13-090996-1.
  83. ^ Baker, Jacob (2008). CMOS: تصميم الدوائر ذات الإشارات المختلطة . Wiley. ISBN 978-0-470-29026-2.
  84. ^ "نظرة عامة على جهاز Stratix 10" (PDF) . Altera . 12 ديسمبر 2015.
  85. ^ ناثواد ، إل. زرغري، م.؛ سامافاتي، ه.؛ ميهتا، س. خيرخاكي، أ. تشن، ب. غونغ، ك. وكيلي أميني، ب. هوانج، J.؛ تشن، م. تيروفيتس، م.؛ كاتشينسكي، ب. ليموتيراكيس، S .؛ ماك، م. غان، ه.؛ لي، م. عبد الله عليبيك، ب. بايتكين، ب. أونوديرا، ك.؛ منديس، س.؛ تشانغ، أ.؛ جين، س. سو، د.؛ Wooley، B. "20.2: راديو SoC CMOS MIMO ثنائي النطاق لشبكة LAN اللاسلكية IEEE 802.11n" (PDF) . استضافة الويب للكيان IEEE . IEEE. تم أرشفة النسخة الأصلية (PDF) في 23 أكتوبر 2016 . تم استرجاعها في 22 أكتوبر 2016 .
  86. ^ "16nm/14nm FinFETs: تمكين الحدود الإلكترونية الجديدة". electronicdesign.com . 17 يناير 2013.
  87. ^ Mead, Carver ; Conway, Lynn (1991). Introduction to VLSI systems. Addison Wesley Publishing Company. ISBN 978-0-201-04358-7. OCLC  634332043.
  88. ^ "الترابط بالموجات فوق الصوتية باستخدام العمل الساخن - طريقة لتسهيل تدفق المعدن من خلال عمليات الاستعادة"، وقائع مؤتمر معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات العشرين للمكونات الإلكترونية، واشنطن العاصمة، مايو 1970، ص 549-556.]
  89. ^ تشافكين (15 مايو 2020). "TSMC لبناء مصنع 5 نانومتر في أريزونا، ومن المقرر أن يبدأ العمل في عام 2024". أناند تيك.
  90. ^ "145 series ICs (باللغة الروسية)" . تم الاسترجاع في 22 أبريل 2012 .
  91. ^ Moammer, Khalid (16 September 2016). "AMD Zen CPU & AM4 Socket Pictured, Launching February 2017 – PGA Design With 1331 Pins Confirmed". Wccftech . تم الاسترجاع في 20 مايو 2018 .
  92. ^ "Ryzen 5 2500U – AMD – WikiChip". wikichip.org . تم الاسترجاع في 20 مايو 2018 .
  93. ^ Ung, Gordon Mah (30 May 2017). "مقبس وحدة المعالجة المركزية Threadripper 'TR4' من AMD ضخم للغاية". PCWorld . تم الاسترجاع في 20 مايو 2018 .
  94. ^ "الحماية القانونية الفيدرالية لأعمال الأقنعة" (PDF) . مكتب حقوق النشر بالولايات المتحدة . تم الاسترجاع في 22 أكتوبر 2016 .
  95. ^ "معاهدة واشنطن بشأن الملكية الفكرية فيما يتعلق بالدوائر المتكاملة". www.wipo.int .
  96. ^ في الأول من يناير/كانون الثاني 1995، دخلت اتفاقية الجوانب المتصلة بالتجارة لحقوق الملكية الفكرية (TRIPs) (الملحق 1ج لاتفاقية منظمة التجارة العالمية) حيز التنفيذ. ويحمي الجزء الثاني، القسم 6 من اتفاقية الجوانب المتصلة بالتجارة لحقوق الملكية الفكرية منتجات الرقائق شبه الموصلة، وكان الأساس للإعلان الرئاسي رقم 6780، الصادر في 23 مارس/آذار 1995، بموجب المادة 902(أ)(2) من قانون حماية حقوق الملكية الفكرية، والذي يوسع نطاق الحماية لتشمل جميع أعضاء منظمة التجارة العالمية الحاليين والمستقبليين.
  97. ^ كانت اليابان أول دولة تسن نسختها الخاصة من قانون SCPA، وهو "القانون الياباني المتعلق بتخطيط دائرة أشباه الموصلات المتكاملة" لعام 1985.
  98. ^ في عام 1986، أصدرت المفوضية الأوروبية توجيهًا يلزم أعضائها بتبني تشريعات وطنية لحماية تضاريس أشباه الموصلات. توجيه المجلس 1987/54/EEC بتاريخ 16 ديسمبر 1986 بشأن الحماية القانونية لتضاريس منتجات أشباه الموصلات ، المادة 1(1)(ب)، الجريدة الرسمية للاتحاد الأوروبي لعام 1987 (L 24) 36.
  99. ^ ستيرن، ريتشارد (1985). "MicroLaw". IEEE Micro . 5 (4): 90–92. doi :10.1109/MM.1985.304489.
  100. ^ رادومسكي، ليون (2000). "بعد ستة عشر عامًا من إقرار قانون حماية شرائح أشباه الموصلات في الولايات المتحدة: هل الحماية الدولية فعالة". مجلة قانون تكنولوجيا بيركلي . 15 : 1069. تم الاسترجاع في 13 سبتمبر 2022 .
  101. ^ كوكونين، كارل أ. الثالث (1997-1998). "الحاجة إلى إلغاء تسجيل طوبوغرافيات الدوائر المتكاملة بموجب الرحلات". IDEA: مجلة القانون والتكنولوجيا . 38 : 126. تم الاسترجاع في 13 سبتمبر 2022 .
  102. ^ كلارك، بيتر (14 أكتوبر 2005). "إنتل تدخل عصر المعالجات التي تحتوي على مليار ترانزستور". EE Times . مؤرشف من الأصل في 8 يونيو 2011.
  103. ^ دالماو، م. “المعالجات الدقيقة” (PDF) . الجامعة الدولية للتكنولوجيا في بايون . مؤرشفة من الأصلي (PDF) في 9 أغسطس 2017 . تم الاسترجاع 7 يونيو 2015 .
  104. ^ Bulletin de la Société fribourgeoise des Sciences Naturelles، المجلدات من 62 إلى 63 (بالفرنسية). 1973.
  105. ^ صفير، روبن (مارس 2015). "النظام على الشريحة – الدوائر المتكاملة". مجلة NYLXS . رقم ISBN 9781312995512.
  106. ^ ميندل، ديفيد أ. (2008). أبولو الرقمي: الإنسان والآلة في رحلات الفضاء . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. رقم ISBN 978-0-262-13497-2.
  107. ^ جينزبيرج، إيلي (1976). التأثير الاقتصادي للبرامج العامة الكبيرة: تجربة ناسا . شركة أوليمبوس للنشر. ص 57. رقم ISBN 978-0-913420-68-3.
  108. ^ abc Johnstone, Bob (1999). We were burning: Japanese entrepreneurs and the forging of the electronic age. Basic Books. pp. 47–48. ISBN 978-0-465-09118-8.
  109. ^ موسكوفيتز، سانفورد إل. (2016). الابتكار في المواد المتقدمة: إدارة التكنولوجيا العالمية في القرن الحادي والعشرين. جون وايلي وأولاده . ص 165-167. ISBN 9780470508923.
  110. ^ Boysel, Lee (12 October 2007). "Making Your First Million (and other tips for aspiring entrepreneurs)". U. Mich. EECS Presentation / ECE Recordings .
  111. ^ كيلبي، جيه إس (2007). "الدوائر الإلكترونية المصغرة [براءة اختراع الولايات المتحدة رقم 3138، 743]". النشرة الإخبارية لجمعية الدوائر الإلكترونية ذات الحالة الصلبة التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 12 (2): 44–54. doi :10.1109/N-SSC.2007.4785580.
  112. ^ براءة اختراع أمريكية رقم 3138743 
  113. ^ هيتينجر، ويليام سي. (1973). "تكنولوجيا أشباه الموصلات المعدنية والأكسيدية". مجلة ساينتفك أمريكان . 229 (2): 48-59. رمز Bibcode :1973SciAm.229b..48H. doi :10.1038/scientificamerican0873-48. JSTOR  24923169.
  114. ^ كانيلوس، مايكل (16 يناير 2002). "ثورة إنتل العرضية". سي نت .
  115. ^ O'Donnell, CF (1968). "الهندسة للأنظمة التي تستخدم التكامل على نطاق واسع" (PDF) . Afips 1968 : 870. doi :10.1109/AFIPS.1968.93.
  116. ^ كلارك، بيتر (14 أكتوبر 2005). "إنتل تدخل عصر المعالجات ذات المليار ترانزستور". EETimes.com . تم الاسترجاع في 23 مايو 2022 .
  117. ^ "سامسونج أول من ينتج بكميات كبيرة ذاكرة فلاش NAND بسعة 16 جيجابايت". phys.org . 30 أبريل 2007 . تم الاسترجاع في 23 مايو 2022 .
  118. ^ Meindl, JD (1984). "التكامل على نطاق واسع للغاية". معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات على الأجهزة الإلكترونية . 31 (11): 1555–1561. رمز Bibcode :1984ITED...31.1555M. doi :10.1109/T-ED.1984.21752. S2CID  19237178.
  119. ^ براءة اختراع أمريكية رقم 4866501، شينفيلد، دانييل، "تكامل مقياس الرقاقة"، نُشرت عام 1985 
  120. ^ إدواردز، بينج (14 نوفمبر 2022). "هل أنت متعطش للذكاء الاصطناعي؟ حاسوب خارق جديد يحتوي على 16 شريحة بحجم طبق العشاء". آرس تكنيكا .
  121. ^ براءة اختراع أمريكية رقم 6816750، كلااس، جيف، "نظام على شريحة"، نُشرت عام 2000 
  122. ^ Topol, AW; Tulipe, DCLa; Shi, L; et., al (2006). "الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد". مجلة IBM للبحث والتطوير . 50 (4.5): 491–506. doi :10.1147/rd.504.0491. S2CID  18432328.

قراءة إضافية

  • Veendrick, HJM (2025). Nanometer CMOS ICs, from Basics to ASICs . Springer. ISBN 978-3-031-64248-7. OCLC  1463505655.
  • Baker, RJ (2010). CMOS: تصميم الدوائر وتخطيطها والمحاكاة (الطبعة الثالثة). Wiley-IEEE. ISBN 978-0-470-88132-3. OCLC  699889340.
  • مارش، ستيفن ب. (2006). تصميم عملي لـ MMIC . دار أرتيك. رقم ISBN 978-1-59693-036-0. OCLC  1261968369.
  • كامينزيند، هانز (2005). تصميم الرقائق التناظرية (PDF) . Virtual Bookworm. ISBN 978-1-58939-718-7. OCLC  926613209. تم أرشفته من الأصل (PDF) في 12 يونيو 2017. اخترع هانز كامينزيند مؤقت 555
  • هودجز، ديفيد؛ جاكسون، هوراس؛ صالح، ريسفي (2003). تحليل وتصميم الدوائر المتكاملة الرقمية . ماكجرو هيل. رقم ISBN 978-0-07-228365-5. OCLC  840380650.
  • رابي، جيه إم؛ شاندراكاسان، أ؛ نيكوليتش، ب. (2003). الدوائر المتكاملة الرقمية (الطبعة الثانية). بيرسون. رقم ISBN 978-0-13-090996-1. OCLC  893541089.
  • ميد، كارفر؛ كونواي، لين (1991). مقدمة إلى أنظمة VLSI. شركة أديسون ويسلي للنشر. رقم ISBN 978-0-201-04358-7. OCLC  634332043.
  • الوسائط المتعلقة بالدوائر المتكاملة في ويكيميديا ​​كومنز
  • أول الدوائر المتكاملة المتجانسة
  • مخطط كبير يسرد الدوائر المتكاملة حسب الرقم العام بما في ذلك إمكانية الوصول إلى معظم أوراق البيانات الخاصة بالأجزاء.
  • تاريخ الدائرة المتكاملة
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=الدائرة_المتكاملة&oldid=1265017532"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate