পণ্য সম্পর্কিত তথ্য ও পরামর্শের জন্য আমাদের ওয়েবসাইটে আপনাকে স্বাগতম।
আমাদের ওয়েবসাইট:https://www.vet-china.com/
সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন প্রক্রিয়ায় ক্রমাগত যুগান্তকারী অগ্রগতির সাথে সাথে, "মুরের সূত্র" নামে একটি বিখ্যাত উক্তি এই শিল্পে প্রচলিত হয়েছে। এটি ১৯৬৫ সালে ইন্টেলের অন্যতম প্রতিষ্ঠাতা গর্ডন মুর প্রস্তাব করেছিলেন। এর মূল বিষয়বস্তু হলো: একটি ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটে যতগুলো ট্রানজিস্টর স্থাপন করা যায়, তার সংখ্যা প্রতি ১৮ থেকে ২৪ মাস অন্তর প্রায় দ্বিগুণ হবে। এই সূত্রটি কেবল শিল্পের উন্নয়ন ধারার একটি বিশ্লেষণ ও পূর্বাভাসই নয়, বরং সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন প্রক্রিয়ার বিকাশের একটি চালিকাশক্তিও বটে — এর মূল লক্ষ্য হলো আরও ছোট আকারের এবং স্থিতিশীল কর্মক্ষমতাসম্পন্ন ট্রানজিস্টর তৈরি করা। ১৯৫০-এর দশক থেকে বর্তমান পর্যন্ত, প্রায় ৭০ বছরে, মোট BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, এবং হাইব্রিড BiCMOS ও BCD প্রসেস প্রযুক্তি বিকশিত হয়েছে।
১. বিজেটি
বাইপোলার জংশন ট্রানজিস্টর (BJT), যা সাধারণত ট্রায়োড নামে পরিচিত। ট্রানজিস্টরে চার্জ প্রবাহ প্রধানত পিএন জংশনে বাহক কণার ব্যাপন এবং প্রবাহ গতির কারণে ঘটে থাকে। যেহেতু এতে ইলেকট্রন এবং হোল উভয়ের প্রবাহ জড়িত, তাই একে বাইপোলার ডিভাইস বলা হয়।
এর জন্মের ইতিহাসের দিকে ফিরে তাকালে দেখা যায়, ভ্যাকুয়াম ট্রায়োডকে সলিড অ্যামপ্লিফায়ার দিয়ে প্রতিস্থাপন করার ধারণার কারণে, শকলি ১৯৪৫ সালের গ্রীষ্মে সেমিকন্ডাক্টরের উপর মৌলিক গবেষণা চালানোর প্রস্তাব দেন। ১৯৪৫ সালের দ্বিতীয়ার্ধে, বেল ল্যাবস শকলির নেতৃত্বে একটি সলিড-স্টেট ফিজিক্স গবেষণা দল প্রতিষ্ঠা করে। এই দলে শুধু পদার্থবিদরাই নন, সার্কিট ইঞ্জিনিয়ার এবং রসায়নবিদরাও ছিলেন, যাদের মধ্যে তাত্ত্বিক পদার্থবিদ বার্ডিন এবং পরীক্ষামূলক পদার্থবিদ ব্র্যাটেইন অন্তর্ভুক্ত ছিলেন। ১৯৪৭ সালের ডিসেম্বরে, এমন একটি ঘটনা চমৎকারভাবে ঘটে যা পরবর্তী প্রজন্মের কাছে একটি মাইলফলক হিসেবে বিবেচিত হয়েছিল — বার্ডিন এবং ব্র্যাটেইন সফলভাবে কারেন্ট অ্যামপ্লিফিকেশনসহ বিশ্বের প্রথম জার্মেনিয়াম পয়েন্ট-কন্টাক্ট ট্রানজিস্টর আবিষ্কার করেন।
বার্ডিন এবং ব্র্যাটেইনের প্রথম পয়েন্ট-কন্টাক্ট ট্রানজিস্টর
এর কিছুদিন পরেই, ১৯৪৮ সালে শকলি বাইপোলার জাংশন ট্রানজিস্টর আবিষ্কার করেন। তিনি প্রস্তাব করেন যে, ট্রানজিস্টরটি দুটি পিএন জাংশন দ্বারা গঠিত হতে পারে, যার একটি ফরওয়ার্ড বায়াসড এবং অন্যটি রিভার্স বায়াসড থাকবে, এবং ১৯৪৮ সালের জুন মাসে এর জন্য একটি পেটেন্ট লাভ করেন। ১৯৪৯ সালে, তিনি জাংশন ট্রানজিস্টরের কার্যপ্রণালীর বিস্তারিত তত্ত্ব প্রকাশ করেন। দুই বছরেরও বেশি সময় পরে, বেল ল্যাবসের বিজ্ঞানী ও প্রকৌশলীরা জাংশন ট্রানজিস্টরের ব্যাপক উৎপাদনের জন্য একটি প্রক্রিয়া উদ্ভাবন করেন (যা ১৯৫১ সালে একটি মাইলফলক ছিল), যা ইলেকট্রনিক প্রযুক্তিতে এক নতুন যুগের সূচনা করে। ট্রানজিস্টর আবিষ্কারে তাঁদের অবদানের স্বীকৃতিস্বরূপ, শকলি, বার্ডিন এবং ব্র্যাটেইন যৌথভাবে ১৯৫৬ সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার লাভ করেন।
এনপিএন বাইপোলার জংশন ট্রানজিস্টরের সরল কাঠামোগত চিত্র
বাইপোলার জংশন ট্রানজিস্টরের গঠন সম্পর্কে বলতে গেলে, প্রচলিত BJT-গুলো হলো NPN এবং PNP। এর বিস্তারিত অভ্যন্তরীণ গঠন নিচের চিত্রে দেখানো হয়েছে। এমিটারের সাথে সম্পর্কিত অপদ্রব্য সেমিকন্ডাক্টর অঞ্চলটি হলো এমিটার অঞ্চল, যেখানে ডোপিং ঘনত্ব বেশি থাকে; বেসের সাথে সম্পর্কিত অপদ্রব্য সেমিকন্ডাক্টর অঞ্চলটি হলো বেস অঞ্চল, যার প্রস্থ খুব কম এবং ডোপিং ঘনত্ব খুব কম; কালেক্টরের সাথে সম্পর্কিত অপদ্রব্য সেমিকন্ডাক্টর অঞ্চলটি হলো কালেক্টর অঞ্চল, যার ক্ষেত্রফল বেশি এবং ডোপিং ঘনত্ব খুব কম।
বিজেটি প্রযুক্তির সুবিধাগুলো হলো উচ্চ প্রতিক্রিয়া গতি, উচ্চ ট্রান্সকন্ডাকট্যান্স (ইনপুট ভোল্টেজের পরিবর্তনের সাথে আউটপুট কারেন্টের বড় পরিবর্তন ঘটে), কম নয়েজ, উচ্চ অ্যানালগ নির্ভুলতা এবং শক্তিশালী কারেন্ট চালনা ক্ষমতা; এর অসুবিধাগুলো হলো নিম্ন ইন্টিগ্রেশন (পার্শ্বীয় আকারের সাথে উল্লম্ব গভীরতা কমানো যায় না) এবং উচ্চ বিদ্যুৎ খরচ।
২. এমওএস
মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টর (মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর FET) হলো এমন একটি ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টর যা ধাতব স্তরের (M-ধাতু অ্যালুমিনিয়াম) গেটে এবং অক্সাইড স্তরের (O-অন্তরক স্তর SiO2) মাধ্যমে সোর্সে ভোল্টেজ প্রয়োগ করে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাব তৈরি করার মাধ্যমে সেমিকন্ডাক্টর (S) পরিবাহী চ্যানেলের সুইচ নিয়ন্ত্রণ করে। যেহেতু গেট ও সোর্স এবং গেট ও ড্রেন SiO2 অন্তরক স্তর দ্বারা বিচ্ছিন্ন থাকে, তাই MOSFET-কে ইনসুলেটেড গেট ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টরও বলা হয়। ১৯৬২ সালে বেল ল্যাবস আনুষ্ঠানিকভাবে এর সফল উদ্ভাবনের ঘোষণা দেয়, যা সেমিকন্ডাক্টর উন্নয়নের ইতিহাসে অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ মাইলফলক হয়ে ওঠে এবং সরাসরি সেমিকন্ডাক্টর মেমরির আবির্ভাবের জন্য প্রযুক্তিগত ভিত্তি স্থাপন করে।
পরিবাহী চ্যানেলের ধরন অনুসারে MOSFET-কে P চ্যানেল এবং N চ্যানেলে ভাগ করা যায়। গেট ভোল্টেজের বিস্তার অনুসারে একে ভাগ করা যায়: ডিপ্লেশন টাইপ—যখন গেট ভোল্টেজ শূন্য থাকে, তখন ড্রেন এবং সোর্সের মধ্যে একটি পরিবাহী চ্যানেল থাকে; এনহ্যান্সমেন্ট টাইপ—N (P) চ্যানেল ডিভাইসগুলোর ক্ষেত্রে, শুধুমাত্র যখন গেট ভোল্টেজ শূন্যের চেয়ে বেশি (কম) হয় তখনই একটি পরিবাহী চ্যানেল থাকে, এবং পাওয়ার MOSFET প্রধানত N চ্যানেল এনহ্যান্সমেন্ট টাইপের হয়ে থাকে।
MOS এবং ট্রায়োডের মধ্যে প্রধান পার্থক্যগুলো নিম্নরূপ, তবে এগুলোই একমাত্র পার্থক্য নয়:
ট্রায়োড হলো বাইপোলার ডিভাইস, কারণ এতে মেজরিটি এবং মাইনরিটি উভয় ক্যারিয়ারই একই সাথে পরিবাহনে অংশগ্রহণ করে; অপরদিকে, সেমিকন্ডাক্টরের মধ্যে MOS শুধুমাত্র মেজরিটি ক্যারিয়ারের মাধ্যমে বিদ্যুৎ পরিবহন করে এবং একে ইউনিপোলার ট্রানজিস্টরও বলা হয়।
ট্রায়োড হলো কারেন্ট-নিয়ন্ত্রিত ডিভাইস, যার বিদ্যুৎ খরচ তুলনামূলকভাবে বেশি; অপরদিকে মসফেট (MOSFET) হলো ভোল্টেজ-নিয়ন্ত্রিত ডিভাইস, যার বিদ্যুৎ খরচ কম।
ট্রায়োডের অন-রেজিস্ট্যান্স বেশি, অন্যদিকে MOS টিউবের অন-রেজিস্ট্যান্স কম, মাত্র কয়েকশ মিলিওহম। বর্তমান বৈদ্যুতিক যন্ত্রপাতিতে MOS টিউব সাধারণত সুইচ হিসেবে ব্যবহৃত হয়, এর প্রধান কারণ হলো ট্রায়োডের তুলনায় MOS-এর কর্মদক্ষতা তুলনামূলকভাবে বেশি।
ট্রায়োডের দাম তুলনামূলকভাবে সুবিধাজনক, এবং MOS টিউব তুলনামূলকভাবে ব্যয়বহুল।
আজকাল বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই ট্রায়োডের পরিবর্তে MOS টিউব ব্যবহার করা হয়। শুধুমাত্র কিছু কম-পাওয়ার বা পাওয়ার-সংবেদনশীল নয় এমন ক্ষেত্রে, দামের সুবিধার কথা বিবেচনা করে আমরা ট্রায়োড ব্যবহার করে থাকি।
৩. সিএমওএস
পরিপূরক মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর: CMOS প্রযুক্তি ইলেকট্রনিক ডিভাইস এবং লজিক সার্কিট তৈরি করতে পরিপূরক পি-টাইপ এবং এন-টাইপ মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর ট্রানজিস্টর (MOSFET) ব্যবহার করে। নিচের চিত্রে একটি সাধারণ CMOS ইনভার্টার দেখানো হয়েছে, যা "১→০" বা "০→১" রূপান্তরের জন্য ব্যবহৃত হয়।
নিচের চিত্রটি একটি সাধারণ CMOS-এর প্রস্থচ্ছেদ। এর বাম দিকে NMS এবং ডান দিকে PMOS রয়েছে। দুটি MOS-এর G পোল দুটিকে একটি সাধারণ গেট ইনপুট হিসেবে এবং D পোল দুটিকে একটি সাধারণ ড্রেন আউটপুট হিসেবে একসাথে সংযুক্ত করা হয়েছে। VDD-কে PMOS-এর সোর্সের সাথে এবং VSS-কে NMOS-এর সোর্সের সাথে সংযুক্ত করা হয়েছে।
১৯৬৩ সালে ফেয়ারচাইল্ড সেমিকন্ডাক্টরের ওয়ানলাস এবং সাহ সিএমওএস (CMOS) সার্কিট আবিষ্কার করেন। ১৯৬৮ সালে আমেরিকান রেডিও কর্পোরেশন (RCA) প্রথম সিএমওএস ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট পণ্যটি তৈরি করে এবং তারপর থেকে সিএমওএস সার্কিটের ব্যাপক উন্নতি সাধিত হয়েছে। এর সুবিধাগুলো হলো কম বিদ্যুৎ খরচ এবং উচ্চ ইন্টিগ্রেশন (এসটিআই/এলওসিওএস (STI/LOCOS) প্রক্রিয়া ইন্টিগ্রেশনকে আরও উন্নত করতে পারে); এর অসুবিধা হলো লক এফেক্টের উপস্থিতি (এমওএস টিউবগুলোর মধ্যে আইসোলেশন হিসেবে পিএন জংশনের রিভার্স বায়াস ব্যবহৃত হয়, এবং ইন্টারফেরেন্সের কারণে সহজেই একটি বর্ধিত লুপ তৈরি হয়ে সার্কিটটি পুড়ে যেতে পারে)।
৪. ডিএমওএস
ডাবল-ডিফিউজড মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর: সাধারণ MOSFET ডিভাইসের কাঠামোর মতোই এতেও সোর্স, ড্রেন, গেট এবং অন্যান্য ইলেকট্রোড থাকে, কিন্তু ড্রেন প্রান্তের ব্রেকডাউন ভোল্টেজ বেশি। এর জন্য ডাবল ডিফিউশন প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয়।
নিচের চিত্রে একটি স্ট্যান্ডার্ড এন-চ্যানেল ডিএমওএস-এর প্রস্থচ্ছেদ দেখানো হয়েছে। এই ধরনের ডিএমওএস ডিভাইস সাধারণত লো-সাইড সুইচিং অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহৃত হয়, যেখানে মসফেটের সোর্স গ্রাউন্ডের সাথে সংযুক্ত থাকে। এছাড়াও, পি-চ্যানেল ডিএমওএস রয়েছে। এই ধরনের ডিএমওএস ডিভাইস সাধারণত হাই-সাইড সুইচিং অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহৃত হয়, যেখানে মসফেটের সোর্স একটি পজিটিভ ভোল্টেজের সাথে সংযুক্ত থাকে। সিএমওএস-এর মতোই, কমপ্লিমেন্টারি ডিএমওএস ডিভাইসগুলো একই চিপে এন-চ্যানেল এবং পি-চ্যানেল মসফেট ব্যবহার করে পরিপূরক সুইচিং ফাংশন প্রদান করে।
চ্যানেলের দিকের উপর নির্ভর করে DMOS-কে দুই প্রকারে ভাগ করা যায়, যথা ভার্টিকাল ডাবল-ডিফিউজড মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টর VDMOS (ভার্টিক্যাল ডাবল-ডিফিউজড MOSFET) এবং ল্যাটারাল ডাবল-ডিফিউজড মেটাল অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর ফিল্ড এফেক্ট ট্রানজিস্টর LDMOS (ল্যাটারাল ডাবল-ডিফিউজড MOSFET)।
VDMOS ডিভাইসগুলো একটি উল্লম্ব চ্যানেল দিয়ে ডিজাইন করা হয়। ল্যাটারাল DMOS ডিভাইসের তুলনায় এগুলোর ব্রেকডাউন ভোল্টেজ এবং কারেন্ট হ্যান্ডলিং ক্ষমতা বেশি, কিন্তু অন-রেজিস্ট্যান্স এখনও তুলনামূলকভাবে বেশি।
LDMOS ডিভাইসগুলো একটি পার্শ্বীয় চ্যানেলসহ ডিজাইন করা হয় এবং এগুলো অপ্রতিসম পাওয়ার MOSFET ডিভাইস। উল্লম্ব DMOS ডিভাইসের তুলনায়, এগুলো কম অন-রেজিস্ট্যান্স এবং দ্রুততর সুইচিং গতি প্রদান করে।
প্রচলিত MOSFET-এর তুলনায় DMOS-এর অন-ক্যাপাসিট্যান্স বেশি এবং রেজিস্ট্যান্স কম, তাই এটি পাওয়ার সুইচ, পাওয়ার টুল এবং বৈদ্যুতিক গাড়ির ড্রাইভের মতো উচ্চ-ক্ষমতার ইলেকট্রনিক ডিভাইসে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
৫. বাইসিএমওএস
বাইপোলার সিএমওএস হলো এমন একটি প্রযুক্তি যা একই চিপে একই সাথে সিএমওএস এবং বাইপোলার ডিভাইসকে সমন্বিত করে। এর মূল ধারণাটি হলো, সিএমওএস ডিভাইসকে প্রধান একক সার্কিট হিসেবে ব্যবহার করা এবং যেখানে বড় ক্যাপাসিটিভ লোড চালনা করার প্রয়োজন হয়, সেখানে বাইপোলার ডিভাইস বা সার্কিট যুক্ত করা। তাই, বাইসিএমওএস সার্কিটগুলোতে সিএমওএস সার্কিটের উচ্চ ইন্টিগ্রেশন ও কম বিদ্যুৎ খরচের সুবিধা এবং বিজেটি সার্কিটের উচ্চ গতি ও শক্তিশালী কারেন্ট চালনা ক্ষমতার সুবিধা উভয়ই বিদ্যমান।
STMicroelectronics-এর BiCMOS SiGe (সিলিকন জার্মেনিয়াম) প্রযুক্তি একটি একক চিপে আরএফ, অ্যানালগ এবং ডিজিটাল অংশগুলিকে সমন্বিত করে, যা বাহ্যিক উপাদানের সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে কমাতে এবং বিদ্যুৎ খরচ অপ্টিমাইজ করতে পারে।
৬. বিসিডি
বাইপোলার-সিএমওএস-ডিএমওএস (Bipolar-CMOS-DMOS) প্রযুক্তি, যার মাধ্যমে একই চিপে বাইপোলার, সিএমওএস এবং ডিএমওএস ডিভাইস তৈরি করা যায়, একে বিসিডি প্রসেস (BCD process) বলা হয়, যা ১৯৮৬ সালে এসটিমাইক্রোইলেকট্রনিক্স (STMicroelectronics - ST) সর্বপ্রথম সফলভাবে তৈরি করে।
বাইপোলার অ্যানালগ সার্কিটের জন্য, সিএমওএস ডিজিটাল ও লজিক সার্কিটের জন্য এবং ডিএমওএস পাওয়ার ও উচ্চ-ভোল্টেজ ডিভাইসের জন্য উপযুক্ত। বিসিডি এই তিনটির সুবিধাকে একত্রিত করে। ক্রমাগত উন্নতির পর, বিসিডি পাওয়ার ম্যানেজমেন্ট, অ্যানালগ ডেটা অ্যাকুইজিশন এবং পাওয়ার অ্যাকচুয়েটরের মতো ক্ষেত্রের পণ্যগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে। এসটি-র অফিসিয়াল ওয়েবসাইট অনুসারে, বিসিডি-র জন্য পরিপক্ক প্রসেস এখনও প্রায় ১০০ ন্যানোমিটার, ৯০ ন্যানোমিটার এখনও প্রোটোটাইপ ডিজাইনে রয়েছে এবং ৪০ ন্যানোমিটার বিসিডি প্রযুক্তি তাদের উন্নয়নাধীন পরবর্তী প্রজন্মের পণ্যগুলির অন্তর্ভুক্ত।
পোস্ট করার সময়: ১০-সেপ্টেম্বর-২০২৪