Fàilte gu ar làrach-lìn airson fiosrachadh mu thoraidhean agus co-chomhairleachadh.
An làrach-lìn againn:https://www.vet-china.com/
Mar a tha pròiseasan saothrachaidh leth-chonnsachaidh a’ leantainn air adhart a’ dèanamh adhartasan, tha aithris ainmeil ris an canar “Lagh Moore” air a bhith a’ cuairteachadh sa ghnìomhachas. Chaidh a mholadh le Gordon Moore, aon de stèidheadairean Intel, ann an 1965. Is e a phrìomh shusbaint: bidh an àireamh de transistors a ghabhas a chuir air cuairt amalaichte a’ dùblachadh timcheall air a h-uile 18 gu 24 mìosan. Chan e a-mhàin gu bheil an lagh seo na sgrùdadh agus na ro-innse air gluasad leasachaidh a’ ghnìomhachais, ach cuideachd na fheachd dràibhidh airson leasachadh phròiseasan saothrachaidh leth-chonnsachaidh - tha a h-uile càil gus transistors a dhèanamh le meud nas lugha agus coileanadh seasmhach. Bho na 1950an chun an latha an-diugh, timcheall air 70 bliadhna, chaidh teicneòlasan pròiseas BJT, MOSFET, CMOS, DMOS, agus BiCMOS agus BCD measgaichte a leasachadh gu h-iomlan.
1. BJT
Transistor snaim dà-phòlach (BJT), ris an canar triode gu cumanta. Tha sruthadh a’ chìs anns an transistor mar thoradh air gluasad sgaoilidh is drift luchd-giùlain aig snaim PN sa mhòr-chuid. Leis gu bheil sruthadh dealanan is thuill an sàs ann, canar inneal dà-phòlach ris.
A’ coimhead air ais air eachdraidh a bhreith. Air sgàth a’ bheachd triodan falamh a chur an àite le amplifiers cruaidh, mhol Shockley rannsachadh bunaiteach a dhèanamh air leth-chonnsachaidhean as t-samhradh 1945. Anns an dàrna leth de 1945, stèidhich Bell Labs buidheann rannsachaidh fiosaigs cruaidh-staid air a stiùireadh le Shockley. Anns a’ bhuidheann seo, chan e a-mhàin fiosaigich a tha ann, ach cuideachd innleadairean cuairte agus ceimigearan, nam measg Bardeen, fiosaigiche teòiridheach, agus Brattain, fiosaigiche deuchainneach. Anns an Dùbhlachd 1947, thachair tachartas a bha air a mheas mar chlach-mhìle le ginealaichean às dèidh sin gu sgoinneil - chruthaich Bardeen agus Brattain a’ chiad transistor puing-conaltraidh germanium san t-saoghal le amplifier sruth.
A’ chiad transistor puing-conaltraidh aig Bardeen agus Brattain
Goirid às dèidh sin, chruthaich Shockley an transistor dà-phòlach ann an 1948. Mhol e gum faodadh an transistor a bhith air a dhèanamh suas de dhà cheangal pn, aon le claonadh air adhart agus am fear eile le claonadh air ais, agus fhuair e peutant san Ògmhios 1948. Ann an 1949, dh’fhoillsich e teòiridh mhionaideach air mar a tha an transistor ceangail ag obair. Còrr is dà bhliadhna às dèidh sin, leasaich luchd-saidheans agus innleadairean aig Bell Labs pròiseas gus cinneasachadh mòr de transistors ceangail a choileanadh (clach-mhìle ann an 1951), a’ fosgladh linn ùr de theicneòlas dealanach. Mar chomharra air na chuir iad ri innleachd transistors, choisinn Shockley, Bardeen agus Brattain Duais Nobel 1956 ann am Fiosaigs còmhla.
Diagram structarail sìmplidh de transistor ceangail dà-phòlach NPN
A thaobh structar transistors snaim dà-phòlach, is e NPN agus PNP na BJTan cumanta. Tha an structar a-staigh mionaideach air a shealltainn san fhigear gu h-ìosal. Is e an roinn leth-chonnsachaidh neo-ghlainead a tha a’ freagairt ris an emitter an roinn emitter, aig a bheil dùmhlachd dopaidh àrd; is e an roinn leth-chonnsachaidh neo-ghlainead a tha a’ freagairt ris a’ bhunait an roinn bonn, aig a bheil leud glè thana agus dùmhlachd dopaidh glè ìosal; is e an roinn leth-chonnsachaidh neo-ghlainead a tha a’ freagairt ris an neach-cruinneachaidh an roinn neach-cruinneachaidh, aig a bheil farsaingeachd mhòr agus dùmhlachd dopaidh glè ìosal.
Is iad na buannachdan a tha an lùib teicneòlas BJT astar freagairt àrd, tar-ghiùlanachd àrd (tha atharrachaidhean bholtaids cuir a-steach a’ freagairt ri atharrachaidhean mòra sruth toraidh), fuaim ìosal, cruinneas analogach àrd, agus comas dràibhidh sruth làidir; is iad na h-eas-bhuannachdan amalachadh ìosal (chan urrainnear doimhneachd dhìreach a lùghdachadh le meud taobhach) agus caitheamh cumhachd àrd.
2. MOS
Transistor Buaidh Achaidh Semiconductor Ogsaid Mheatailt (Metal Oxide Semiconductor FET), is e sin, transistor buaidh achaidh a bhios a’ cumail smachd air suidse seanail giùlain an leth-chonnsachaidh (S) le bhith a’ cur bholtaids ri geata an t-sreath meatailt (M-meatailt alùmanum) agus an stòr tron t-sreath ogsaid (O-sreath inslitheach SiO2) gus buaidh an achaidh dealain a chruthachadh. Leis gu bheil an geata agus an stòr, agus an geata agus an drèana air an dealachadh leis an t-sreath inslitheach SiO2, canar transistor buaidh achaidh geata inslitheach ris an 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 leth-chonnsachaidh agus a chuir sìos gu dìreach am bunait theicnigeach airson teachd cuimhne leth-chonnsachaidh.
Faodar MOSFET a roinn ann an seanail P agus seanail N a rèir an t-seòrsa seanail giùlain. A rèir meud bholtaids a’ gheata, faodar a roinn ann an: seòrsa crìonadh - nuair a tha bholtaids a’ gheata neoni, tha seanail giùlain eadar an drèana agus an stòr; seòrsa neartachaidh - airson innealan seanail N (P), chan eil seanail giùlain ann ach nuair a tha bholtaids a’ gheata nas motha na (nas lugha na) neoni, agus is e MOSFET cumhachd seòrsa neartachaidh seanail N sa mhòr-chuid.
Tha na prìomh eadar-dhealachaidhean eadar MOS agus triode a’ gabhail a-steach na puingean a leanas, ach chan eil iad cuingealaichte riutha sin:
-Is e innealan dà-phòlach a th’ ann an triodan leis gu bheil an dà chuid giùlan mòr-chuid agus mion-chuid a’ gabhail pàirt ann an giùlan aig an aon àm; ach chan eil MOS a’ giùlan dealan ach tro ghiùlan mòr-chuid ann an leth-chonnsachaidhean, agus canar transistor aon-phòlach ris cuideachd.
-Is e innealan fo smachd sruth a th’ ann an triodan le caitheamh cumhachd coimeasach àrd; agus is e innealan fo smachd bholtaids a th’ ann an MOSFETan le caitheamh cumhachd ìosal.
-Tha strì an aghaidh-air aig triodan mòr, agus tha strì an aghaidh-air beag aig tiùban MOS, dìreach beagan cheudan de mhilleohms. Ann an innealan dealain an latha an-diugh, mar as trice bithear a’ cleachdadh tiùban MOS mar suidsichean, gu h-àraidh leis gu bheil èifeachdas MOS an ìre mhath àrd an taca ri triodan.
Tha cosgais caran buannachdail aig triodan, agus tha tiùban MOS caran daor.
An-diugh, thathas a’ cleachdadh tiùban MOS an àite triodan anns a’ mhòr-chuid de shuidheachaidhean. Ann an cuid de shuidheachaidhean cumhachd ìosal no neo-mhothachail air cumhachd a-mhàin, cleachdaidh sinn triodan leis a’ bhuannachd prìse.
3. CMOS
Leth-sheoltaiche Ogsaid Meatailt Co-phàirteach: Bidh teicneòlas CMOS a’ cleachdadh transistoran leth-sheoltaiche ogsaid mheatailt seòrsa-p agus seòrsa-n co-phàirteach (MOSFETan) gus innealan dealanach agus cuairtean loidigeach 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 an dealbh a leanas na earrann-tarsainn CMOS àbhaisteach. Is e NMS an taobh chlì, agus PMOS an taobh deas. Tha pòlaichean G an dà MOS ceangailte ri chèile mar ionchur 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 à Fairchild Semiconductor an cuairt CMOS. Ann an 1968, leasaich an American Radio Corporation (RCA) a’ chiad toradh cuairteachaidh amalaichte CMOS, agus bhon uairsin, tha leasachadh mòr air a bhith aig a’ chuairt CMOS. Is e na buannachdan a th’ ann caitheamh cumhachd ìosal agus amalachadh àrd (faodaidh pròiseas STI/LOCOS amalachadh a leasachadh tuilleadh); 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 lùb leasaichte a chruthachadh gu furasta agus an cuairt a losgadh).
4. DMOS
Leth-sheoladair Ocsaid Meatailt Dùbailte-Sgaoilte: Coltach ri structar innealan MOSFET àbhaisteach, tha electrodan stòr, drèanaidh, geata agus eile ann cuideachd, ach tha bholtadh briseadh sìos ceann an drèanaidh àrd. Tha pròiseas sgaoilidh dùbailte air a chleachdadh.
Tha an dealbh gu h-ìosal a’ sealltainn earrann-tarsainn DMOS seanail-N àbhaisteach. Mar as trice, bithear a’ cleachdadh an seòrsa inneal DMOS seo ann an tagraidhean suidseadh taobh ìosal, far a bheil stòr a’ MOSFET ceangailte ris an talamh. A bharrachd air an sin, tha DMOS seanail-P ann. Mar as trice, bithear a’ cleachdadh an seòrsa inneal DMOS seo ann an tagraidhean suidseadh taobh àrd, far a bheil stòr a’ MOSFET ceangailte ri bholtadh deimhinneach. Coltach ri CMOS, bidh innealan DMOS co-phàirteach a’ cleachdadh MOSFETan seanail-N agus seanail-P air an aon chip gus gnìomhan suidseadh co-phàirteach a thoirt seachad.
A rèir stiùireadh an t-seanail, faodar DMOS a roinn ann an dà sheòrsa, is iad sin transistor buaidh achaidh leth-chonntachaidh ogsaid mheatail dà-sgaoilte dìreach VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) agus transistor buaidh achaidh leth-chonntachaidh ogsaid mheatail dà-sgaoilte taobhach LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET).
Tha innealan VDMOS air an dealbhadh le seanail dhìreach. An coimeas ri innealan DMOS taobhach, tha comasan làimhseachaidh bholtaids briseadh-sìos agus sruth nas àirde aca, ach tha an aghaidh-ghnìomhachd fhathast an ìre mhath mòr.
Tha innealan LDMOS air an dealbhadh le seanail taobhach agus tha iad nan innealan MOSFET cumhachd neo-chothromach. An coimeas ri innealan DMOS dìreach, tha iad a’ ceadachadh strì-sheasmhachd nas ìsle agus astaran suidse nas luaithe.
An coimeas ri MOSFETan traidiseanta, tha comas-obrachaidh nas àirde agus strì an aghaidh nas ìsle aig DMOS, agus mar sin tha e air a chleachdadh gu farsaing ann an innealan dealanach àrd-chumhachd leithid suidsichean cumhachd, innealan cumhachd agus draibhearan charbadan dealain.
5. BiCMOS
’S e teicneòlas a th’ ann an CMOS dà-phòlach a bhios ag amalachadh innealan CMOS agus dà-phòlach air an aon chip aig an aon àm. ’S e a bhun-bheachd innealan CMOS a chleachdadh mar phrìomh chuairt an aonaid, agus innealan no cuairtean dà-phòlach a chur ris far a bheil feum air luchdan comasach mòra a dhràibheadh. Mar sin, tha buannachdan aig cuairtean BiCMOS leithid amalachadh àrd agus caitheamh cumhachd ìosal de chuairtean CMOS, agus buannachdan comasan dràibhidh sruth làidir agus astar àrd de chuairtean BJT.
Bidh teicneòlas BiCMOS SiGe (silicon germanium) aig STMicroelectronics a’ toirt a-steach pàirtean RF, analogach agus didseatach air aon chip, agus faodaidh seo an àireamh de phàirtean taobh a-muigh a lughdachadh gu mòr agus an caitheamh cumhachd a bharrachadh.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, is urrainn don teicneòlas seo innealan dà-phòlach, 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 dà-phòlach freagarrach airson cuairtean analogach, tha CMOS freagarrach airson cuairtean didseatach is loidigeach, agus tha DMOS freagarrach airson innealan cumhachd is àrd-bholtaids. Bidh BCD a’ cothlamadh buannachdan an trì. Às dèidh leasachadh leantainneach, tha BCD air a chleachdadh gu farsaing ann an toraidhean ann an raointean riaghladh cumhachd, togail dàta analogach agus gnìomhaichean 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 tha teicneòlas 40nmBCD mar aon de na toraidhean ath ghinealach aige fo leasachadh.
Àm puist: 10 Sultain 2024