Fàilte don làrach-lìn againn airson fiosrachadh toraidh agus co-chomhairle.
An làrach-lìn againn:https://www.vet-china.com/
Mar a tha pròiseasan saothrachaidh semiconductor a’ leantainn air adhart a’ dèanamh adhartas, tha aithris ainmeil leis an t-ainm “Moore's Law” air a bhith a’ cuairteachadh sa ghnìomhachas. Chaidh a mholadh le Gordon Moore, fear den fheadhainn a stèidhich Intel, ann an 1965. Is e a phrìomh shusbaint: bidh an àireamh de transistors a ghabhas àite air cuairt aonaichte dùblachadh timcheall air a h-uile 18 gu 24 mìosan. Tha an lagh seo chan e a-mhàin mion-sgrùdadh agus ro-innse air gluasad leasachaidh a’ ghnìomhachais, ach cuideachd na fheachd dràibhidh airson leasachadh pròiseasan saothrachaidh semiconductor - tha a h-uile càil airson transistors a dhèanamh le meud nas lugha agus coileanadh seasmhach. Bho na 1950n chun an latha an-diugh, timcheall air 70 bliadhna, chaidh teicneòlasan pròiseas BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, agus hybrid BiCMOS agus BCD a leasachadh.
1. BJT
Transistor snaim bipolar (BJT), ris an canar gu tric triode. Tha an sruth cosgais anns an transistor gu ìre mhòr mar thoradh air gluasad sgaoilidh is gluasad luchd-giùlan aig ceann-rathaid PN. Leis gu bheil e a’ toirt a-steach sruthadh an dà chuid dealanan agus tuill, canar inneal bipolar ris.
A’ coimhead air ais air eachdraidh a bhreith. Air sgàth a 'bheachd a bhith a' cur innealan-leudachaidh cruaidh an àite triodes falamh, mhol Shockley rannsachadh bunaiteach a dhèanamh air semiconductors as t-samhradh 1945. Anns an dàrna leth de 1945, stèidhich Bell Labs buidheann rannsachaidh fiosaig cruaidh-stàite air a stiùireadh le Shockley. Anns a 'bhuidheann seo, chan e a-mhàin fiosaig, ach cuideachd innleadairean cuairte agus ceimigearan, nam measg Bardeen, fiosaig teòiridheach, agus Brattain, fiosaig deuchainneach. Anns an Dùbhlachd 1947, thachair tachartas sgoinneil a bha air a mheas mar chlach-mhìle le ginealaichean às dèidh sin - shoirbhich le Bardeen agus Brattain a’ chiad transistor fios-puing germanium san t-saoghal le leudachadh gnàthach.
A’ chiad transistor puing-conaltraidh aig Bardeen agus Brattain
Goirid às dèidh sin, dh'innlich Shockley an transistor snaim bipolar ann an 1948. Mhol e gum faodadh an transistor a bhith air a dhèanamh suas de dhà cheann-rathaid pn, aon le claonadh air adhart agus am fear eile le claon, agus fhuair e patent san Ògmhios 1948. Ann an 1949, dh'fhoillsich e an teòiridh mionaideach a thaobh obrachadh an transistor snaim. Còrr is dà bhliadhna às deidh sin, leasaich luchd-saidheans agus innleadairean aig Bell Labs pròiseas gus cinneasachadh mòr de transistors snaim a choileanadh (clach-mhìle ann an 1951), a’ fosgladh àm ùr de theicneòlas dealanach. Mar chomharra air na chuir iad ri innleachd transistors, choisinn Shockley, Bardeen agus Brattain an Duais Nobel ann am Fiosaigs ann an 1956.
Diagram structarail sìmplidh de transistor snaim bipolar NPN
A thaobh structar transistors snaim bipolar, is e BJTan cumanta NPN agus PNP. Tha an structar mionaideach a-staigh air a shealltainn anns an fhigear gu h-ìosal. Is e an roinn semiconductor neo-chunbhalachd a tha a rèir an emitter an roinn emitter, aig a bheil dùmhlachd dopaidh àrd; is e an roinn semiconductor neo-chunbhalachd a tha a rèir a’ bhunait an roinn bhunaiteach, aig a bheil leud gu math tana agus dùmhlachd dopaidh glè ìosal; is e an roinn semiconductor neo-chunbhalachd a tha a rèir an neach-cruinneachaidh an roinn cruinneachaidh, aig a bheil farsaingeachd mhòr agus dùmhlachd dopaidh gu math ìosal.
Is e buannachdan teicneòlas BJT astar freagairt àrd, tar-chuir àrd (tha atharrachaidhean bholtachd cuir a-steach a rèir atharrachaidhean sruth toraidh mòr), fuaim ìosal, mionaideachd analog àrd, agus comas dràibhidh gnàthach làidir; Is e na h-eas-bhuannachdan amalachadh ìosal (chan urrainnear doimhneachd dìreach a lughdachadh le meud taobhach) agus caitheamh cumhachd àrd.
2. MOS
Transistor Buaidh Achaidh Semiconductor Metal Oxide (Metal Oxide Semiconductor FET), is e sin, transistor buaidh achaidh a bhios a ’cumail smachd air tionndadh an t-seanail giùlain semiconductor (S) le bhith a’ cur bholtachd gu geata an t-sreath meatailt (M-meatailt alùmanum) agus an stòr tron fhilleadh ocsaid (còmhdach O-insulating SiO2) gus buaidh an raoin dealain a ghineadh. Leis gu bheil an geata agus an stòr, agus an geata agus an drèana air an dealachadh leis an t-sreath inslithe SiO2, canar transistor buaidh raon geata inslithe ri MOSFET cuideachd. Ann an 1962, dh’ ainmich Bell Labs gu h-oifigeil an leasachadh soirbheachail, a thàinig gu bhith mar aon de na clachan-mìle as cudromaiche ann an eachdraidh leasachadh semiconductor agus a chuir gu dìreach am bunait theicnigeach airson cuimhne semiconductor.
Faodar MOSFET a roinn ann an sianal P agus sianal N a rèir an seòrsa seanail giùlain. A rèir leudachd bholtachd geata, faodar a roinn ann an: seòrsa crìonadh - nuair a tha bholtadh a ’gheata neoni, tha sianal giùlain eadar an drèanadh agus an stòr; seòrsa leasachaidh - airson innealan seanail N (P), chan eil sianal giùlain ann ach nuair a tha bholtadh a ’gheata nas àirde na (nas lugha na) neoni, agus is e cumhachd MOSFET seòrsa leasachaidh seanail N sa mhòr-chuid.
Tha na prìomh eadar-dhealachaidhean eadar MOS agus triode a’ toirt a-steach ach chan eil iad cuingealaichte ris na puingean a leanas:
-Is e innealan bipolar a th’ ann an triodes leis gu bheil an dà chuid mòr-chuid agus luchd-giùlan beag a’ gabhail pàirt ann an giùlan aig an aon àm; fhad ‘s a bhios MOS a’ giùlan dealan a-mhàin tro phrìomh luchd-giùlan ann an semiconductors, agus canar transistor unipolar ris cuideachd.
-Is e innealan fo smachd gnàthach a th’ ann an triodes le caitheamh cumhachd gu ìre àrd; fhad ‘s a tha MOSFETn nan innealan fo smachd bholtachd le caitheamh cumhachd ìosal.
-Tha strì mòr aig na triodes, agus tha dìon beag aig tiùban MOS, dìreach beagan cheudan milliohms. Ann an innealan dealain gnàthach, bidh tiùban MOS mar as trice air an cleachdadh mar suidsichean, gu h-àraidh air sgàth gu bheil èifeachdas MOS gu math àrd an taca ri triodes.
-Tha cosgais coimeasach buannachdail aig triodes, agus tha tiùban MOS gu ìre mhath daor.
-An-diugh, thathas a’ cleachdadh tiùban MOS an àite triodes anns a’ mhòr-chuid de shuidheachaidhean. Is ann dìreach ann an cuid de shuidheachaidhean le cumhachd ìosal no neo-mhothachail a thaobh cumhachd, cleachdaidh sinn triodes a’ beachdachadh air a’ bhuannachd prìse.
3. CMOS
Semiconductor Metal Oxide Co-phàirteach: Bidh teicneòlas CMOS a’ cleachdadh transistors semiconductor semiconductor seòrsa p agus n-seòrsa (MOSFETs) gus innealan dealanach agus cuairtean loidsig a thogail. Tha an dealbh a leanas a’ sealltainn inneal-tionndaidh CMOS cumanta, a thathas a’ cleachdadh airson tionndadh “1→0” no “0→1”.
Tha am figear a leanas na chrois-earrann àbhaisteach CMOS. Is e NMS an taobh chlì, agus is e PMOS an taobh cheart. Tha pòlaichean G an dà MOS ceangailte ri chèile mar chur-a-steach geata cumanta, agus tha na pòlaichean D ceangailte ri chèile mar thoradh drèanaidh cumanta. Tha VDD ceangailte ri stòr PMOS, agus tha VSS ceangailte ri stòr NMOS.
Ann an 1963, chruthaich Wanlass agus Sah de Fairchild Semiconductor an cuairteachadh CMOS. Ann an 1968, leasaich an American Radio Corporation (RCA) a’ chiad toradh cuairteachaidh amalaichte CMOS, agus bhon uairsin, tha cuairt CMOS air leasachadh mòr a choileanadh. Is e na buannachdan aige caitheamh cumhachd ìosal agus amalachadh àrd (faodaidh pròiseas STI / LOCOS tuilleadh leasachadh a thoirt air amalachadh); is e an ana-cothrom a th’ ann gu bheil buaidh glasaidh ann (tha claonadh cùil snaim PN air a chleachdadh mar aonaranachd eadar tiùban MOS, agus faodaidh eadar-theachd gu furasta lùb leasaichte a chruthachadh agus an cuairteachadh a losgadh).
4. DMOS
Semiconductor Metal Oxide Diffused Dùbailte: Coltach ri structar innealan àbhaisteach MOSFET, tha stòr, drèanadh, geata agus dealanan eile aige, ach tha bholtadh brisidh ceann an drèanaidh àrd. Thathas a 'cleachdadh pròiseas sgaoilidh dùbailte.
Tha an dealbh gu h-ìosal a’ sealltainn na crois-earrann de DMOS àbhaisteach N-seanail. Mar as trice bidh an seòrsa inneal DMOS seo air a chleachdadh ann an tagraidhean suidse taobh ìosal, far a bheil stòr an MOSFET ceangailte ris an talamh. A bharrachd air an sin, tha DMOS P-seanail ann. Tha an seòrsa inneal DMOS seo mar as trice air a chleachdadh ann an tagraidhean atharrachadh taobh àrd, far a bheil stòr an MOSFET ceangailte ri bholtadh dearbhach. Coltach ri CMOS, bidh innealan DMOS co-phàirteach a’ cleachdadh MOSFETs N-channel agus P-channel air an aon chip gus gnìomhan suidse co-phàirteach a thoirt seachad.
A rèir treòrachadh an t-seanail, faodar DMOS a roinn ann an dà sheòrsa, is e sin buaidh achaidh leth-chonnsair leth-chonnsair meatailt dà-fhillte dà-fhillte transistor VDMOS (MOSFET Vertical Diffused Diffused) agus buaidh achaidh leth-chonnsair leth-chonnsair meatailt dà-fhillte dà-thaobhach transistor LDMOS (Lateral Double - MOSFET sgaoilte).
Tha innealan VDMOS air an dealbhadh le sianal dìreach. An coimeas ri innealan DMOS fadalach, tha bholtachd briseadh sìos nas àirde aca agus comasan làimhseachaidh gnàthach, ach tha an seasmhachd fhathast an ìre mhath mòr.
Tha innealan LDMOS air an dealbhadh le sianal taobhach agus tha iad nan innealan MOSFET cumhachd neo-chunbhalach. An coimeas ri innealan DMOS dìreach, leigidh iad le bhith a’ seasamh an aghaidh nas ìsle agus astaran tionndaidh nas luaithe.
An coimeas ri MOSFETn traidiseanta, tha comas nas àirde aig DMOS agus strì nas ìsle, agus mar sin tha e air a chleachdadh gu farsaing ann an innealan dealanach àrd-chumhachd leithid suidsichean cumhachd, innealan cumhachd agus draibhearan carbaid dealain.
5. BiCMOS
Tha Bipolar CMOS na theicneòlas a tha ag amalachadh CMOS agus innealan bipolar air an aon chip aig an aon àm. Is e a bheachd bunaiteach innealan CMOS a chleachdadh mar phrìomh chuairt aonad, agus innealan no cuairtean bipolar a chuir ris far a bheil feum air luchdan mòra capacitive a stiùireadh. Mar sin, tha na buannachdan aig cuairtean BiCMOS a thaobh amalachadh àrd agus caitheamh cumhachd ìosal de chuairtean CMOS, agus na buannachdan bho chomas dràibhidh àrd-astar agus gnàthach làidir de chuairtean BJT.
Tha teicneòlas BiCMOS SiGe (silicon germanium) STMicroelectronics a’ fighe a-steach pàirtean RF, analog agus didseatach air aon chip, a dh’ fhaodadh an àireamh de phàirtean taobh a-muigh a lughdachadh gu mòr agus caitheamh cumhachd a mheudachadh.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, faodaidh an teicneòlas seo innealan bipolar, CMOS agus DMOS a dhèanamh air an aon chip, ris an canar pròiseas BCD, a chaidh a leasachadh gu soirbheachail an toiseach le STMicroelectronics (ST) ann an 1986.
Tha Bipolar freagarrach airson cuairtean analog, tha CMOS freagarrach airson cuairtean didseatach agus loidsig, agus tha DMOS freagarrach airson innealan cumhachd agus bholtachd àrd. Tha BCD a’ cothlamadh buannachdan nan trì. Às deidh leasachadh leantainneach, tha BCD air a chleachdadh gu farsaing ann am bathar ann an raointean riaghladh cumhachd, togail dàta analog agus actuators cumhachd. A rèir làrach-lìn oifigeil ST, tha am pròiseas aibidh airson BCD fhathast timcheall air 100nm, tha 90nm fhathast ann an dealbhadh prototype, agus buinidh teicneòlas 40nmBCD dha na toraidhean an ath ghinealach a thathas a’ leasachadh.
Ùine puist: Sultain-10-2024