Velkomin á vefsíðu okkar til að fá upplýsingar og ráðgjöf um vörur.
Vefsíða okkar:https://www.vet-china.com/
Þar sem framleiðsluferlar hálfleiðara halda áfram að gera byltingarkenndar framfarir hefur fræg fullyrðing sem kallast „Moore's Law“ verið á kreiki í greininni. Hún var sett fram af Gordon Moore, einum af stofnendum Intel, árið 1965. Kjarninn í henni er: fjöldi smára sem hægt er að rúma á samþættum hringrásum tvöfaldast á um það bil 18 til 24 mánaða fresti. Þessi lögmál eru ekki aðeins greining og spá um þróun iðnaðarins, heldur einnig drifkraftur fyrir þróun framleiðsluferla hálfleiðara - allt snýst um að framleiða smára með minni stærð og stöðugri afköstum. Frá sjötta áratugnum til dagsins í dag, um 70 ár, hefur verið þróað samtals BJT, MOSFET, CMOS, DMOS og blendings BiCMOS og BCD ferlatækni.
1. BJT
Tvípólartengingartransistor (BJT), almennt þekktur sem þríóða. Hleðsluflæðið í transistornum er aðallega vegna dreifingar og rekhreyfingar burðarbylgna við PN-tenginguna. Þar sem þetta felur í sér flæði bæði rafeinda og holna er það kallað tvípólartæki.
Ef litið er til baka á sögu uppruna þess. Vegna hugmyndarinnar um að skipta út tómarúmstríóðum fyrir fasta magnara, lagði Shockley til að framkvæma grunnrannsóknir á hálfleiðurum sumarið 1945. Í seinni hluta ársins 1945 stofnaði Bell Labs rannsóknarhóp í fastaefnafræði undir forystu Shockleys. Í þessum hópi voru ekki aðeins eðlisfræðingar, heldur einnig rafrásarverkfræðingar og efnafræðingar, þar á meðal Bardeen, fræðilegur eðlisfræðingur, og Brattain, tilraunaeðlisfræðingur. Í desember 1947 gerðist stórkostlegur atburður sem síðari kynslóðir töldu tímamót - Bardeen og Brattain fundu upp fyrsta germaníum punktsnertismára í heimi með straummagnara.
Fyrsti punktsnertistransistor Bardeen og Brattain
Stuttu síðar fann Shockley upp tvípóla smára árið 1948. Hann lagði til að smári gæti verið samsettur úr tveimur pn-tengingum, annarri framspenntri og hinni afturspenntri, og fékk einkaleyfi í júní 1948. Árið 1949 birti hann ítarlega kenningu um virkni smára. Meira en tveimur árum síðar þróuðu vísindamenn og verkfræðingar hjá Bell Labs aðferð til að ná fjöldaframleiðslu á smára (áfangi árið 1951), sem opnaði nýja tíma í rafeindatækni. Til viðurkenningar á framlagi sínu til uppfinningar smára, hlutu Shockley, Bardeen og Brattain sameiginlega Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði árið 1956.
Einfalt byggingarrit af NPN tvípóla tengismára
Hvað varðar uppbyggingu tvípóla smára (BJT) eru algengir BJT smárar (PNP) og PNP. Nánari innri uppbygging er sýnd á myndinni hér að neðan. Óhreininda hálfleiðarasvæðið sem samsvarar sendinum er sendisvæðið, sem hefur mikla lyfjafræðilega styrk; óhreininda hálfleiðarasvæðið sem samsvarar grunninum er grunnsvæðið, sem er mjög þunnt á breidd og mjög lágt lyfjafræðilegt styrk; óhreininda hálfleiðarasvæðið sem samsvarar safnaranum er safnarasvæðið, sem hefur stórt flatarmál og mjög lágt lyfjafræðilegt styrk.
Kostir BJT-tækni eru mikill svörunarhraði, mikil leiðni (breytingar á inntaksspennu samsvara miklum breytingum á útgangsstraumi), lítill hávaði, mikil nákvæmni í hliðrænum aðferðum og sterk straumstýringargeta; ókostirnir eru lítil samþætting (ekki er hægt að minnka lóðrétta dýpt með hliðarstærð) og mikil orkunotkun.
2. MOS
Rafsviðsáhrifatransistor málmoxíðs hálfleiðara (Metal Oxide Semiconductor FET), þ.e. rafsviðsáhrifatransistor sem stýrir rofa leiðandi rásar hálfleiðara (S) með því að beita spennu á hliðið í málmlaginu (M-málm ál) og uppsprettuna í gegnum oxíðlagið (O-einangrunarlagið SiO2) til að mynda áhrif rafsviðsins. Þar sem hliðið og uppsprettan, og hliðið og frárennslið eru einangruð með SiO2 einangrunarlaginu, er MOSFET einnig kallaður einangraður hliðsviðsáhrifatransistor. Árið 1962 tilkynnti Bell Labs opinberlega um farsæla þróun sem varð einn mikilvægasti áfanginn í sögu þróunar hálfleiðara og lagði beint tæknilegan grunn að tilkomu hálfleiðarminnis.
MOSFET má skipta í P-rás og N-rás eftir gerð leiðandi rásarinnar. Samkvæmt sveifluvídd hliðspennunnar má skipta því í: tæmingargerð - þegar hliðspennan er núll er leiðandi rás milli frárennslis og uppsprettunnar; aukningargerð - fyrir N (P) rásartæki er leiðandi rás aðeins þegar hliðspennan er hærri en (minni en) núll, og afl-MOSFET er aðallega af gerðinni N-rás aukning.
Helstu munirnir á MOS og tríóðu eru meðal annars eftirfarandi atriði:
-Þrípólar eru tvípólartæki því bæði meirihluta- og minnihlutaflutningsaðilar taka þátt í leiðni rafstraums á sama tíma; en MOS leiðir rafmagn aðeins í gegnum meirihlutaflutningsaðila í hálfleiðurum og er einnig kallaður einpólartransitor.
-Þríórur eru straumstýrð tæki með tiltölulega mikla orkunotkun; en MOSFET eru spennustýrð tæki með litla orkunotkun.
-Þríóður hafa mikla viðnámsþol, en MOS-rör hafa litla viðnámsþol, aðeins nokkur hundruð millióhm. Í nútíma raftækjum eru MOS-rör almennt notuð sem rofar, aðallega vegna þess að skilvirkni MOS er tiltölulega mikil samanborið við þríóður.
-Þríóður eru tiltölulega hagstæðar í verði og MOS-rör eru tiltölulega dýrar.
-Nú á dögum eru MOS-rör notuð í stað þríóða í flestum tilfellum. Aðeins í sumum tilfellum með lágt afl eða sem eru ónæm fyrir afli notum við þríóður miðað við verðhagkvæmni.
3. CMOS
Viðbótarmálmoxíð hálfleiðari: CMOS tækni notar viðbótarmálmoxíð hálfleiðara transistora (MOSFET) af p-gerð og n-gerð til að smíða rafeindabúnað og rökrásir. Eftirfarandi mynd sýnir algengan CMOS inverter, sem er notaður fyrir „1→0“ eða „0→1“ umbreytingu.
Eftirfarandi mynd sýnir dæmigerðan CMOS þversnið. Vinstri hliðin er NMS og hægri hliðin er PMOS. G-pólarnir á báðum MOS-einingunum eru tengdir saman sem sameiginlegur hliðinntak og D-pólarnir eru tengdir saman sem sameiginlegur afrennslisútgangur. VDD er tengdur við PMOS-uppsprettuna og VSS er tengdur við NMOS-uppsprettuna.
Árið 1963 fundu Wanlass og Sah hjá Fairchild Semiconductor upp CMOS-rásina. Árið 1968 þróaði American Radio Corporation (RCA) fyrstu CMOS-samþættu rásina og síðan þá hefur CMOS-rásin náð miklum framförum. Kostir hennar eru lítil orkunotkun og mikil samþætting (STI/LOCOS ferlið getur bætt samþættingu enn frekar); ókosturinn er tilvist læsingaráhrifa (PN-tengingar eru notaðar sem einangrun milli MOS-röra og truflanir geta auðveldlega myndað aukna lykkju og brennt rásina).
4. DMOS
Tvöföld dreifð málmoxíð hálfleiðari: Líkt og venjuleg MOSFET tæki, hefur það einnig upptöku, frárennsli, hlið og aðrar rafskautar, en bilunarspennan á frárennslisendanum er há. Tvöföld dreifingaraðferð er notuð.
Myndin hér að neðan sýnir þversnið af venjulegu N-rás DMOS rafeindabúnaði. Þessi tegund DMOS rafeindabúnaðar er venjulega notuð í lághliðar rofaforritum, þar sem uppspretta MOSFET rafeindabúnaðarins er tengd við jörð. Að auki er til P-rás DMOS rafeindabúnaður. Þessi tegund DMOS rafeindabúnaðar er venjulega notuð í háhliðar rofaforritum, þar sem uppspretta MOSFET rafeindabúnaðarins er tengd við jákvæða spennu. Líkt og CMOS nota viðbótar-DMOS rafeindabúnaðir N-rásar og P-rásar MOSFET rafeindabúnaði á sama örgjörva til að veita viðbótar-rofavirkni.
Eftir því í hvaða stefnu rásarinnar er hægt að skipta DMOS í tvo gerðir, þ.e. lóðréttan tvídreifðan málmoxíð hálfleiðarasviðsáhrifatransistor (VDMOS) og láréttan tvídreifðan málmoxíð hálfleiðarasviðsáhrifatransistor (LDMOS).
VDMOS tæki eru hönnuð með lóðréttri rás. Í samanburði við DMOS tæki sem liggja á láréttri rás hafa þau meiri getu til að meðhöndla bilunarspennu og straum, en viðnámið þegar kveikt er á er samt tiltölulega mikið.
LDMOS-tæki eru hönnuð með hliðarrás og eru ósamhverfar afl-MOSFET-tæki. Í samanburði við lóðrétt DMOS-tæki leyfa þau lægri kveikiviðnám og hraðari rofahraða.
Í samanburði við hefðbundna MOSFET-transistora hefur DMOS hærri rafrýmd og lægri viðnám, þannig að það er mikið notað í rafeindabúnaði með miklum afli eins og rofa, rafmagnsverkfærum og drifum rafknúinna ökutækja.
5. BiCMOS
Tvípóla CMOS er tækni sem samþættir CMOS og tvípóla tæki á sama örgjörva á sama tíma. Grunnhugmyndin er að nota CMOS tæki sem aðalrás og bæta við tvípóla tæki eða rásum þar sem knýja þarf stór rafrýmd álag. Þess vegna hafa BiCMOS rásir kosti mikillar samþættingar og lágrar orkunotkunar CMOS rásanna, og kosti mikils hraða og sterks straums knýjandi eiginleika BJT rásanna.
BiCMOS SiGe (kísillgermaníum) tækni STMicroelectronics samþættir RF, hliðræna og stafræna hluti á einni örgjörva, sem getur dregið verulega úr fjölda ytri íhluta og hámarkað orkunotkun.
6. BCD
Bipolar-CMOS-DMOS, þessi tækni getur búið til tvípóla-, CMOS- og DMOS-tæki á sama örgjörvanum, kallað BCD-ferli, sem STMicroelectronics (ST) þróaði fyrst með góðum árangri árið 1986.
Tvípólartækni hentar fyrir hliðrænar rásir, CMOS hentar fyrir stafrænar og rökrásir og DMOS hentar fyrir aflgjafa og háspennutæki. BCD sameinar kosti þessara þriggja. Eftir stöðugar umbætur er BCD mikið notað í vörum á sviði orkustjórnunar, hliðrænnar gagnasöfnunar og aflstýringa. Samkvæmt opinberri vefsíðu ST er þroskaferlið fyrir BCD enn í kringum 100nm, 90nm er enn í frumgerðahönnun og 40nmBCD tækni tilheyrir næstu kynslóð vara sem eru í þróun.
Birtingartími: 10. september 2024