Бүтээгдэхүүний мэдээлэл, зөвлөгөө авахыг хүсвэл манай вэбсайтад тавтай морилно уу.
Манай вэбсайт:https://www.vet-china.com/
Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн үйл явц үргэлжилсээр байгаа тул "Мурын хууль" хэмээх алдартай мэдэгдэл энэ салбарт эргэлдэж байна. Үүнийг 1965 онд Intel-ийг үүсгэн байгуулагчдын нэг Гордон Мур санал болгосон. Үүний үндсэн агуулга нь: нэгдсэн хэлхээнд суулгаж болох транзисторын тоо ойролцоогоор 18-24 сар тутамд хоёр дахин нэмэгдэнэ. Энэхүү хууль нь салбарын хөгжлийн чиг хандлагын дүн шинжилгээ, таамаглал төдийгүй хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн процессыг хөгжүүлэх хөдөлгөгч хүч болох бүх зүйл бол жижиг хэмжээтэй, тогтвортой гүйцэтгэлтэй транзистор хийх явдал юм. 1950-иад оноос өнөөг хүртэл 70 орчим жилийн хугацаанд нийт BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, эрлийз BiCMOS болон BCD процессын технологиуд бий болсон.
1. BJT
Хоёр туйлт уулзвар транзистор (BJT), ихэвчлэн триод гэж нэрлэгддэг. Транзистор дахь цэнэгийн урсгал нь голчлон PN уулзвар дахь тээвэрлэгчдийн тархалт ба шилжилт хөдөлгөөнөөс шалтгаална. Энэ нь электрон ба нүхний урсгалыг хамардаг тул үүнийг хоёр туйлт төхөөрөмж гэж нэрлэдэг.
Төрсөн түүхээ эргэн харвал. Вакуум триодыг хатуу өсгөгчөөр солих санааны улмаас Шокли 1945 оны зун хагас дамжуулагчийн суурь судалгаа хийхийг санал болгов. 1945 оны хоёрдугаар хагаст Bell Labs Шокли тэргүүтэй хатуу биетийн физикийн судалгааны бүлгийг байгуулжээ. Энэ бүлэгт зөвхөн физикчид төдийгүй хэлхээний инженер, химич, онолын физикч Бардин, туршилтын физикч Браттайн нар байдаг. 1947 оны 12-р сард хожмын үеийнхний хувьд чухал үйл явдал гэж тооцогдож байсан нэгэн үйл явдал гайхалтай тохиолдсон - Бардин, Браттайн нар дэлхийн анхны германий контакттай транзисторыг гүйдэл олшруулж амжилттай зохион бүтээжээ.
Бардин, Браттайн нарын анхны контакттай транзистор
Үүний дараахан Шокли 1948 онд хоёр туйлт холболтын транзисторыг зохион бүтээжээ. Тэрээр транзисторыг нэг нь урагш чиглэсэн, нөгөө нь урвуу чиглэлтэй хоёр pn уулзвараас бүрдэх боломжтой гэж санал болгож, 1948 оны 6-р сард патент авч, 1949 онд нарийвчилсан онолыг нийтлэв. уулзвар транзисторын ажлын . Хоёр жил гаруйн дараа Bell Labs-ийн эрдэмтэд, инженерүүд уулзвар транзисторыг олноор үйлдвэрлэх процессыг боловсруулж (1951 онд болсон чухал үе) электрон технологийн шинэ эрин үеийг нээсэн. Транзисторыг зохион бүтээхэд оруулсан хувь нэмрийг нь үнэлэн Шокли, Бардин, Браттайн нар хамтран 1956 онд Физикийн чиглэлээр Нобелийн шагнал хүртжээ.
NPN хоёр туйлт уулзвар транзисторын энгийн бүтцийн диаграмм
Хоёр туйлт холболтын транзисторуудын бүтцийн тухайд нийтлэг BJT нь NPN ба PNP юм. Нарийвчилсан дотоод бүтцийг доорх зурагт үзүүлэв. Ялгаруулагчтай харгалзах хольцын хагас дамжуулагч бүс нь допингийн агууламж өндөртэй ялгаруулагч бүс юм; суурьтай харгалзах хольцын хагас дамжуулагч бүс нь маш нимгэн өргөнтэй, допингийн агууламж маш бага байдаг суурь бүс юм; коллекторт харгалзах хольцын хагас дамжуулагч бүс нь том талбайтай, допингийн агууламж маш бага байдаг коллекторын бүс юм.
BJT технологийн давуу тал нь хариу урвалын өндөр хурд, өндөр дамжуулалт (оролтын хүчдэлийн өөрчлөлт нь гаралтын гүйдлийн их хэмжээний өөрчлөлттэй тохирч), дуу чимээ багатай, өндөр аналогийн нарийвчлал, хүчтэй гүйдлийн жолоодлого юм; Сул тал нь интеграц багатай (хажуугийн хэмжээгээр босоо гүнийг багасгах боломжгүй), эрчим хүчний өндөр зарцуулалт юм.
2. MOS
Металл ислийн хагас дамжуулагч талбайн нөлөөллийн транзистор (метал ислийн хагас дамжуулагч FET), өөрөөр хэлбэл металл давхаргын (M-метал хөнгөн цагаан) хаалганд хүчдэл өгөх замаар хагас дамжуулагч (S) дамжуулагч сувгийн шилжүүлэгчийг удирддаг хээрийн эффектийн транзистор. оксидын давхарга (O-тусгаарлагч давхарга SiO2) дамжуулан цахилгаан талбайн нөлөөг бий болгох эх үүсвэр. Хаалга ба эх үүсвэр, хаалга ба ус зайлуулах хоолой нь SiO2 тусгаарлагч давхаргаар тусгаарлагдсан тул MOSFET-ийг тусгаарлагдсан хаалганы талбайн эффектийн транзистор гэж нэрлэдэг. 1962 онд Bell Labs амжилттай хөгжүүлэлтийг албан ёсоор зарласан нь хагас дамжуулагчийн хөгжлийн түүхэн дэх хамгийн чухал үе шатуудын нэг болж, хагас дамжуулагч санах ой бий болох техникийн үндсийг шууд тавьсан юм.
MOSFET нь дамжуулагч сувгийн төрлөөс хамааран P суваг ба N сувагт хуваагдаж болно. Хаалганы хүчдэлийн далайцын дагуу үүнийг дараахь байдлаар хувааж болно: хомсдолын төрөл-хаалганы хүчдэл тэг байх үед ус зайлуулах хоолой ба эх үүсвэрийн хооронд дамжуулагч суваг байдаг; сайжруулах төрөл - N (P) сувгийн төхөөрөмжүүдийн хувьд зөвхөн хаалганы хүчдэл тэгээс их (бага) үед дамжуулагч суваг байдаг ба MOSFET чадал нь голчлон N сувгийн сайжруулалтын төрөл юм.
MOS ба триод хоёрын гол ялгаа нь дараахь зүйлийг агуулдаг боловч үүгээр хязгаарлагдахгүй.
-Триод нь хоёр туйлт төхөөрөмж юм, учир нь олонхи болон цөөнхийн тээвэрлэгчид нэгэн зэрэг дамжуулалтад оролцдог; MOS нь зөвхөн хагас дамжуулагчийн ихэнх дамжуулагчаар дамжуулан цахилгаан дамжуулдаг бөгөөд үүнийг мөн unipolar транзистор гэж нэрлэдэг.
-Триод бол харьцангуй өндөр эрчим хүч зарцуулдаг гүйдлийн удирдлагатай төхөөрөмж юм; харин MOSFET нь цахилгаан бага зарцуулдаг хүчдэлийн удирдлагатай төхөөрөмжүүд юм.
-Триодууд нь их хэмжээний эсэргүүцэлтэй байдаг бол MOS хоолойнууд нь цөөн хэдэн зуун миллиомтой байдаг. Одоогийн цахилгаан төхөөрөмжүүдэд MOS хоолойг ихэвчлэн унтраалга болгон ашигладаг бөгөөд голчлон MOS-ийн үр ашиг нь триодтой харьцуулахад харьцангуй өндөр байдаг.
-Триод нь харьцангуй давуу талтай, MOS хоолой нь харьцангуй үнэтэй байдаг.
-Өнөө үед MOS хоолойг ихэнх тохиолдолд триодыг орлоход ашигладаг. Зөвхөн бага чадалтай эсвэл эрчим хүчний мэдрэмжгүй зарим хувилбаруудад бид үнийн давуу талыг харгалзан триод ашиглах болно.
3. CMOS
Нэмэлт металлын ислийн хагас дамжуулагч: CMOS технологи нь электрон төхөөрөмж болон логик хэлхээг бүтээхэд нэмэлт p ба n төрлийн металл ислийн хагас дамжуулагч транзистор (MOSFET) ашигладаг. Дараах зурагт "1→0" эсвэл "0→1" хөрвүүлэхэд ашигладаг нийтлэг CMOS инвертерийг харуулав.
Дараах зураг нь ердийн CMOS хөндлөн огтлол юм. Зүүн тал нь NMS, баруун тал нь PMOS юм. Хоёр MOS-ийн G туйлууд нь нийтлэг хаалганы оролт болж, D туйлууд нь нийтлэг ус зайлуулах гаралт хэлбэрээр холбогдсон байна. VDD нь PMOS-ийн эх үүсвэртэй, VSS нь NMOS-ийн эх үүсвэртэй холбогдсон.
1963 онд Fairchild Semiconductor компанийн Ванласс, Сах нар CMOS хэлхээг зохион бүтээжээ. 1968 онд Америкийн Радио Корпораци (RCA) анхны CMOS нэгдсэн хэлхээний бүтээгдэхүүнийг бүтээсэн бөгөөд түүнээс хойш CMOS хэлхээ нь асар их хөгжилд хүрсэн. Үүний давуу тал нь эрчим хүчний бага зарцуулалт, өндөр интеграци (STI/LOCOS процесс нь интеграцийг улам сайжруулж чадна); Үүний сул тал нь түгжих эффект байгаа явдал юм (PN уулзварын урвуу хэвийлтийг MOS хоолойн хооронд тусгаарлах болгон ашигладаг бөгөөд хөндлөнгийн оролцоо нь сайжруулсан гогцоо үүсгэж, хэлхээг шатааж болно).
4. DMOS
Давхар тархсан металл ислийн хагас дамжуулагч: Энгийн MOSFET төхөөрөмжүүдийн бүтэцтэй адил эх үүсвэр, ус зайлуулах хоолой, хаалга болон бусад электродтой боловч ус зайлуулах хоолойн эвдрэлийн хүчдэл өндөр байдаг. Давхар тархалтын процессыг ашигладаг.
Доорх зурагт стандарт N-сувгийн DMOS-ийн хөндлөн огтлолыг харуулав. Энэ төрлийн DMOS төхөөрөмжийг ихэвчлэн MOSFET-ийн эх үүсвэр нь газартай холбосон доод талын сэлгэн залгах програмуудад ашигладаг. Үүнээс гадна P-суваг DMOS байдаг. Энэ төрлийн DMOS төхөөрөмжийг ихэвчлэн MOSFET-ийн эх үүсвэр нь эерэг хүчдэлд холбогдсон өндөр талын сэлгэн залгах програмуудад ашигладаг. CMOS-той адил нэмэлт DMOS төхөөрөмжүүд нь нэмэлт сэлгэх функцийг хангахын тулд нэг чип дээр N-суваг болон P-суваг MOSFET-уудыг ашигладаг.
Сувгийн чиглэлээс хамааран DMOS нь босоо давхар сарнисан металл ислийн хагас дамжуулагч талбар эффектийн транзистор VDMOS (Босоо давхар сарнисан MOSFET) ба хажуугийн давхар тархсан металл ислийн хагас дамжуулагч талбар эффектийн транзистор LDMOS (Lateral Double) гэж хоёр төрөлд хуваагдана. -Сарнисан MOSFET).
VDMOS төхөөрөмжүүд нь босоо сувгаар бүтээгдсэн. Хажуугийн DMOS төхөөрөмжтэй харьцуулахад тэдгээр нь эвдрэлийн хүчдэл болон гүйдлийг зохицуулах чадвар өндөртэй боловч эсэргүүцэл харьцангуй том хэвээр байна.
LDMOS төхөөрөмжүүд нь хажуугийн сувгаар бүтээгдсэн бөгөөд тэгш хэмт бус чадлын MOSFET төхөөрөмжүүд юм. Босоо DMOS төхөөрөмжүүдтэй харьцуулахад тэдгээр нь бага эсэргүүцэл, хурдан шилжих хурдыг зөвшөөрдөг.
Уламжлалт MOSFET-тэй харьцуулахад DMOS нь өндөр багтаамжтай, бага эсэргүүцэлтэй тул цахилгаан унтраалга, цахилгаан хэрэгсэл, цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хөтөч зэрэг өндөр хүчин чадалтай электрон төхөөрөмжүүдэд өргөн хэрэглэгддэг.
5. BiCMOS
Bipolar CMOS нь CMOS болон хоёр туйлт төхөөрөмжүүдийг нэг чип дээр нэгэн зэрэг нэгтгэдэг технологи юм. Үүний үндсэн санаа нь CMOS төхөөрөмжүүдийг үндсэн нэгжийн хэлхээ болгон ашиглах бөгөөд их хэмжээний багтаамжтай ачааллыг жолоодох шаардлагатай хоёр туйлт төхөөрөмж эсвэл хэлхээг нэмэх явдал юм. Иймээс BiCMOS хэлхээ нь CMOS хэлхээний өндөр интеграцчлал, бага эрчим хүчний зарцуулалт, BJT хэлхээний өндөр хурд, хүчтэй гүйдлийн жолоодлогын давуу талтай.
STMicroelectronics-ийн BiCMOS SiGe (цахиурын германий) технологи нь RF, аналоги болон дижитал хэсгүүдийг нэг чип дээр нэгтгэдэг бөгөөд энэ нь гадны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тоог мэдэгдэхүйц бууруулж, эрчим хүчний зарцуулалтыг оновчтой болгодог.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, энэ технологи нь 1986 онд STMicroelectronics (ST) анх амжилттай хөгжүүлсэн BCD процесс гэж нэрлэгддэг хоёр туйлт, CMOS, DMOS төхөөрөмжүүдийг нэг чип дээр хийх боломжтой.
Биполяр нь аналог хэлхээнд, CMOS нь дижитал болон логик хэлхээнд, DMOS нь эрчим хүчний болон өндөр хүчдэлийн төхөөрөмжүүдэд тохиромжтой. BCD нь гурвын давуу талыг хослуулсан. Тасралтгүй сайжруулсны дараа BCD нь эрчим хүчний менежмент, аналог мэдээлэл цуглуулах, цахилгаан идэвхжүүлэгч зэрэг бүтээгдэхүүнүүдэд өргөн хэрэглэгддэг. ST-ийн албан ёсны вэбсайтад мэдээлснээр, BCD-ийн боловсорч гүйцсэн процесс нь 100 нм орчим хэвээр байгаа бөгөөд 90 нм нь прототипийн загварт хэвээр байгаа бөгөөд 40 nmBCD технологи нь хөгжүүлэгдэж буй дараагийн үеийн бүтээгдэхүүнд хамаарна.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 9-р сарын 10-ны хооронд