សូមស្វាគមន៍មកកាន់គេហទំព័ររបស់យើងខ្ញុំ ដើម្បីទទួលបានព័ត៌មានអំពីផលិតផល និងការពិគ្រោះយោបល់។
គេហទំព័ររបស់យើង៖https://www.vet-china.com/
ដោយសារដំណើរការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកបន្តធ្វើឱ្យមានការវិវឌ្ឍថ្មីៗ សេចក្តីថ្លែងការណ៍ដ៏ល្បីល្បាញមួយហៅថា "ច្បាប់របស់ Moore" ត្រូវបានចរាចរនៅក្នុងឧស្សាហកម្ម។ វាត្រូវបានស្នើឡើងដោយលោក Gordon Moore ដែលជាស្ថាបនិកម្នាក់របស់ក្រុមហ៊ុន Intel ក្នុងឆ្នាំ 1965។ ខ្លឹមសារស្នូលរបស់វាគឺ៖ ចំនួនត្រង់ស៊ីស្ទ័រដែលអាចដាក់នៅលើសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នានឹងកើនឡើងទ្វេដងប្រហែលរៀងរាល់ 18 ទៅ 24 ខែម្តង។ ច្បាប់នេះមិនត្រឹមតែជាការវិភាគ និងការព្យាករណ៍អំពីនិន្នាការអភិវឌ្ឍន៍នៃឧស្សាហកម្មប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែក៏ជាកម្លាំងចលករសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍដំណើរការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកផងដែរ - អ្វីគ្រប់យ៉ាងគឺដើម្បីធ្វើឱ្យត្រង់ស៊ីស្ទ័រមានទំហំតូចជាងមុន និងមានដំណើរការមានស្ថេរភាព។ ចាប់ពីទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1950 ដល់បច្ចុប្បន្ន ប្រហែល 70 ឆ្នាំ បច្ចេកវិទ្យាដំណើរការ BJT, MOSFET, CMOS, DMOS និងបច្ចេកវិទ្យាដំណើរការ hybrid BiCMOS និង BCD ត្រូវបានបង្កើតឡើង។
១. ប៊ីជេធី
ត្រង់ស៊ីស្ទ័រចំណុចប្រសព្វបាយប៉ូឡា (BJT) ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ជាទូទៅថាជាទ្រីយ៉ូដ។ លំហូរបន្ទុកនៅក្នុងត្រង់ស៊ីស្ទ័រភាគច្រើនដោយសារតែចលនាសាយភាយ និងរសាត់របស់ឧបករណ៍ផ្ទុកនៅចំណុចប្រសព្វ PN។ ដោយសារវាពាក់ព័ន្ធនឹងលំហូរនៃអេឡិចត្រុង និងរន្ធ វាត្រូវបានគេហៅថាឧបករណ៍បាយប៉ូឡា។
ក្រឡេកមើលប្រវត្តិនៃកំណើតរបស់វា។ ដោយសារតែគំនិតនៃការជំនួសត្រីយ៉ូដសុញ្ញកាសជាមួយនឹងឧបករណ៍ពង្រីកសំឡេងរឹង Shockley បានស្នើឱ្យធ្វើការស្រាវជ្រាវជាមូលដ្ឋានលើឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកពាក់កណ្តាលចរន្តនៅរដូវក្តៅឆ្នាំ 1945។ នៅពាក់កណ្តាលទីពីរនៃឆ្នាំ 1945 Bell Labs បានបង្កើតក្រុមស្រាវជ្រាវរូបវិទ្យាស្ថានភាពរឹងដែលដឹកនាំដោយ Shockley។ នៅក្នុងក្រុមនេះ មិនត្រឹមតែមានអ្នករូបវិទ្យាប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែក៏មានវិស្វករសៀគ្វី និងអ្នកគីមីវិទ្យាផងដែរ រួមទាំង Bardeen ដែលជាអ្នករូបវិទ្យាទ្រឹស្តី និង Brattain ដែលជាអ្នករូបវិទ្យាពិសោធន៍។ នៅខែធ្នូ ឆ្នាំ 1947 ព្រឹត្តិការណ៍មួយដែលត្រូវបានចាត់ទុកថាជាព្រឹត្តិការណ៍សំខាន់មួយដោយមនុស្សជំនាន់ក្រោយៗបានកើតឡើងយ៉ាងអស្ចារ្យ - Bardeen និង Brattain បានបង្កើតត្រង់ស៊ីស្ទ័រចំណុចទំនាក់ទំនង germanium ដំបូងគេបង្អស់របស់ពិភពលោកជាមួយនឹងការពង្រីកចរន្តដោយជោគជ័យ។
ត្រង់ស៊ីស្ទ័រចំណុចទំនាក់ទំនងដំបូងរបស់ Bardeen និង Brattain
មិនយូរប៉ុន្មាន Shockley បានបង្កើតត្រង់ស៊ីស្ទ័រប្រសព្វបាយប៉ូឡានៅឆ្នាំ 1948។ គាត់បានស្នើថាត្រង់ស៊ីស្ទ័រអាចត្រូវបានផ្សំឡើងពីប្រសព្វ pn ពីរ មួយលំអៀងទៅមុខ និងមួយទៀតលំអៀងបញ្ច្រាស ហើយបានទទួលប៉ាតង់នៅខែមិថុនា ឆ្នាំ 1948។ នៅឆ្នាំ 1949 គាត់បានបោះពុម្ពផ្សាយទ្រឹស្តីលម្អិតនៃការងាររបស់ត្រង់ស៊ីស្ទ័រប្រសព្វ។ ជាងពីរឆ្នាំក្រោយមក អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រ និងវិស្វករនៅ Bell Labs បានបង្កើតដំណើរការមួយដើម្បីសម្រេចបាននូវការផលិតត្រង់ស៊ីស្ទ័រប្រសព្វយ៉ាងច្រើន (ព្រឹត្តិការណ៍សំខាន់នៅឆ្នាំ 1951) ដោយបើកយុគសម័យថ្មីនៃបច្ចេកវិទ្យាអេឡិចត្រូនិច។ ដើម្បីទទួលស្គាល់ការចូលរួមចំណែករបស់ពួកគេចំពោះការបង្កើតត្រង់ស៊ីស្ទ័រ Shockley, Bardeen និង Brattain បានឈ្នះរង្វាន់ណូបែលផ្នែករូបវិទ្យាឆ្នាំ 1956 រួមគ្នា។
ដ្យាក្រាមរចនាសម្ព័ន្ធសាមញ្ញនៃត្រង់ស៊ីស្ទ័រ NPN bipolar junction
ទាក់ទងនឹងរចនាសម្ព័ន្ធនៃត្រង់ស៊ីស្ទ័រប្រសព្វបាយប៉ូឡា BJT ទូទៅគឺ NPN និង PNP។ រចនាសម្ព័ន្ធខាងក្នុងលម្អិតត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងក្រោម។ តំបន់ស៊ីមីកុងដុកទ័រមិនបរិសុទ្ធដែលត្រូវគ្នានឹងឧបករណ៍បញ្ចេញគឺជាតំបន់ស៊ីមីកុងដុកទ័រ ដែលមានកំហាប់ដូពីងខ្ពស់។ តំបន់ស៊ីមីកុងដុកទ័រមិនបរិសុទ្ធដែលត្រូវគ្នានឹងបាសគឺជាតំបន់បាស ដែលមានទទឹងស្តើងណាស់ និងកំហាប់ដូពីងទាបណាស់។ តំបន់ស៊ីមីកុងដុកទ័រមិនបរិសុទ្ធដែលត្រូវគ្នានឹងឧបករណ៍ប្រមូលគឺជាតំបន់ប្រមូល ដែលមានផ្ទៃធំ និងកំហាប់ដូពីងទាបណាស់។
គុណសម្បត្តិនៃបច្ចេកវិទ្យា BJT គឺល្បឿនឆ្លើយតបខ្ពស់ ការបញ្ជូនចរន្តខ្ពស់ (ការផ្លាស់ប្តូរវ៉ុលបញ្ចូលត្រូវគ្នាទៅនឹងការផ្លាស់ប្តូរចរន្តទិន្នផលធំ) សំឡេងទាប ភាពត្រឹមត្រូវអាណាឡូកខ្ពស់ និងសមត្ថភាពបើកបរចរន្តខ្លាំង។ គុណវិបត្តិគឺការរួមបញ្ចូលទាប (ជម្រៅបញ្ឈរមិនអាចកាត់បន្ថយបានជាមួយនឹងទំហំចំហៀង) និងការប្រើប្រាស់ថាមពលខ្ពស់។
២. ម៉ូអេស
ត្រង់ស៊ីស្ទ័របែបផែនវាលលោហៈអុកស៊ីដស៊ីមីកុងទ័រ (Metal Oxide Semiconductor FET) ពោលគឺត្រង់ស៊ីស្ទ័របែបផែនវាលដែលគ្រប់គ្រងកុងតាក់នៃឆានែលដឹកនាំស៊ីមីកុងទ័រ (S) ដោយអនុវត្តវ៉ុលទៅច្រកទ្វារនៃស្រទាប់លោហៈ (M-លោហៈអាលុយមីញ៉ូម) និងប្រភពតាមរយៈស្រទាប់អុកស៊ីដ (O-ស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ SiO2) ដើម្បីបង្កើតឥទ្ធិពលនៃវាលអគ្គិសនី។ ដោយសារច្រកទ្វារ និងប្រភព និងច្រកទ្វារ និងបង្ហូរត្រូវបានញែកដាច់ពីគ្នាដោយស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ SiO2 MOSFET ក៏ត្រូវបានគេហៅថាត្រង់ស៊ីស្ទ័របែបផែនវាលច្រកទ្វារអ៊ីសូឡង់។ នៅឆ្នាំ 1962 Bell Labs បានប្រកាសជាផ្លូវការអំពីការអភិវឌ្ឍដោយជោគជ័យ ដែលបានក្លាយជាព្រឹត្តិការណ៍សំខាន់បំផុតមួយក្នុងប្រវត្តិសាស្ត្រនៃការអភិវឌ្ឍស៊ីមីកុងទ័រ និងបានដាក់គ្រឹះបច្ចេកទេសដោយផ្ទាល់សម្រាប់ការមកដល់នៃអង្គចងចាំស៊ីមីកុងទ័រ។
MOSFET អាចបែងចែកជាឆានែល P និងឆានែល N អាស្រ័យលើប្រភេទឆានែលដែលដឹកនាំចរន្ត។ អាស្រ័យលើទំហំវ៉ុលច្រកទ្វារ វាអាចបែងចែកជា៖ ប្រភេទបន្ថយ - នៅពេលដែលវ៉ុលច្រកទ្វារគឺសូន្យ មានឆានែលដែលដឹកនាំចរន្តរវាងបង្ហូរ និងប្រភព។ ប្រភេទបង្កើន - សម្រាប់ឧបករណ៍ឆានែល N (P) មានឆានែលដែលដឹកនាំចរន្តលុះត្រាតែវ៉ុលច្រកទ្វារធំជាង (តិចជាង) សូន្យ ហើយ MOSFET ថាមពលភាគច្រើនជាប្រភេទបង្កើនឆានែល N។
ភាពខុសគ្នាសំខាន់ៗរវាង MOS និង triode រួមមាន ប៉ុន្តែមិនកំណត់ចំពោះចំណុចដូចខាងក្រោម៖
-ទ្រីយ៉ូដជាឧបករណ៍បាយប៉ូឡា ពីព្រោះទាំងឧបករណ៍ផ្ទុកភាគច្រើន និងឧបករណ៍ផ្ទុកភាគតិចចូលរួមក្នុងការដឹកជញ្ជូនក្នុងពេលតែមួយ; ខណៈដែល MOS ដឹកជញ្ជូនអគ្គិសនីតែតាមរយៈឧបករណ៍ផ្ទុកភាគច្រើននៅក្នុងស៊ីមីកុងដុកទ័រ ហើយត្រូវបានគេហៅថាត្រង់ស៊ីស្ទ័រយូនីប៉ូល។
-ត្រីយ៉ូដ គឺជាឧបករណ៍ដែលគ្រប់គ្រងដោយចរន្តដែលមានការប្រើប្រាស់ថាមពលខ្ពស់ ខណៈពេលដែល MOSFETs គឺជាឧបករណ៍ដែលគ្រប់គ្រងដោយវ៉ុលដែលមានការប្រើប្រាស់ថាមពលទាប។
-ត្រីយ៉ូដមានរេស៊ីស្តង់បើកធំ ខណៈដែលបំពង់ MOS មានរេស៊ីស្តង់បើកតូច មានតែពីរបីរយមីលីអូមប៉ុណ្ណោះ។ នៅក្នុងឧបករណ៍អគ្គិសនីបច្ចុប្បន្ន បំពង់ MOS ជាទូទៅត្រូវបានគេប្រើជាកុងតាក់ ដែលភាគច្រើនដោយសារតែប្រសិទ្ធភាពរបស់ MOS មានកម្រិតខ្ពស់បើប្រៀបធៀបទៅនឹងត្រីយ៉ូដ។
-ត្រីយ៉ូដមានតម្លៃអំណោយផលជាង ហើយបំពង់ MOS មានតម្លៃថ្លៃជាង។
-សព្វថ្ងៃនេះ បំពង់ MOS ត្រូវបានប្រើដើម្បីជំនួសត្រីយ៉ូដនៅក្នុងសេណារីយ៉ូភាគច្រើន។ មានតែនៅក្នុងសេណារីយ៉ូមួយចំនួនដែលមានថាមពលទាប ឬមិនងាយនឹងប្រើប្រាស់ថាមពលទេ យើងនឹងប្រើត្រីយ៉ូដដោយពិចារណាលើគុណសម្បត្តិផ្នែកតម្លៃ។
៣. ស៊ីម៉ូស
ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកអុកស៊ីដលោហៈបំពេញបន្ថែម៖ បច្ចេកវិទ្យា CMOS ប្រើប្រាស់ត្រង់ស៊ីស្ទ័រពាក់កណ្តាលអុកស៊ីដលោហៈបំពេញបន្ថែម (MOSFETs) ប្រភេទ p និងប្រភេទ n ដើម្បីបង្កើតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក និងសៀគ្វីតក្កវិជ្ជា។ រូបភាពខាងក្រោមបង្ហាញឧបករណ៍បម្លែង CMOS ទូទៅ ដែលត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការបម្លែង "1→0" ឬ "0→1"។
រូបភាពខាងក្រោមនេះគឺជាផ្នែកកាត់ CMOS ធម្មតា។ ផ្នែកខាងឆ្វេងគឺជា NMS ហើយផ្នែកខាងស្តាំគឺជា PMOS។ ប៉ូល G នៃ MOS ទាំងពីរត្រូវបានភ្ជាប់ជាមួយគ្នាជាច្រកចូលរួម ហើយប៉ូល D ត្រូវបានភ្ជាប់ជាមួយគ្នាជាច្រកចេញរួម។ VDD ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅប្រភពនៃ PMOS ហើយ VSS ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅប្រភពនៃ NMOS។
នៅឆ្នាំ 1963 លោក Wanlass និងលោក Sah មកពីក្រុមហ៊ុន Fairchild Semiconductor បានបង្កើតសៀគ្វី CMOS។ នៅឆ្នាំ 1968 ក្រុមហ៊ុន American Radio Corporation (RCA) បានបង្កើតផលិតផលសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នា CMOS ដំបូងគេ ហើយចាប់តាំងពីពេលនោះមក សៀគ្វី CMOS សម្រេចបានការអភិវឌ្ឍដ៏អស្ចារ្យ។ គុណសម្បត្តិរបស់វាគឺការប្រើប្រាស់ថាមពលទាប និងការរួមបញ្ចូលខ្ពស់ (ដំណើរការ STI/LOCOS អាចធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវការរួមបញ្ចូលបន្ថែមទៀត)។ គុណវិបត្តិរបស់វាគឺអត្ថិភាពនៃឥទ្ធិពលចាក់សោ (ភាពលំអៀងបញ្ច្រាសនៃចំណុចប្រសព្វ PN ត្រូវបានប្រើជាភាពឯកោរវាងបំពង់ MOS ហើយការជ្រៀតជ្រែកអាចបង្កើតជារង្វិលជុំដែលប្រសើរឡើង និងដុតសៀគ្វីបានយ៉ាងងាយស្រួល)។
៤. ឌីម៉ូស
ឧបករណ៍ពាក់កណ្តាលអុកស៊ីដលោហៈដែលសាយភាយពីរដង៖ ស្រដៀងគ្នានឹងរចនាសម្ព័ន្ធរបស់ឧបករណ៍ MOSFET ធម្មតា វាក៏មានអេឡិចត្រូតប្រភព អេឡិចត្រូតបង្ហូរ អេឡិចត្រូតច្រកទ្វារ និងអេឡិចត្រូតផ្សេងទៀតដែរ ប៉ុន្តែវ៉ុលបំបែកនៃចុងបង្ហូរគឺខ្ពស់។ ដំណើរការសាយភាយពីរដងត្រូវបានប្រើ។
រូបភាពខាងក្រោមបង្ហាញពីផ្នែកឆ្លងកាត់នៃ DMOS ឆានែល N ស្តង់ដារ។ ឧបករណ៍ DMOS ប្រភេទនេះជាធម្មតាត្រូវបានប្រើនៅក្នុងកម្មវិធីប្តូរចំហៀងទាប ដែលប្រភពនៃ MOSFET ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងដី។ លើសពីនេះ មាន DMOS ឆានែល P។ ឧបករណ៍ DMOS ប្រភេទនេះជាធម្មតាត្រូវបានប្រើនៅក្នុងកម្មវិធីប្តូរចំហៀងខ្ពស់ ដែលប្រភពនៃ MOSFET ត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងវ៉ុលវិជ្ជមាន។ ស្រដៀងគ្នាទៅនឹង CMOS ឧបករណ៍ DMOS បំពេញបន្ថែមប្រើ MOSFETs ឆានែល N និងឆានែល P នៅលើបន្ទះឈីបដូចគ្នា ដើម្បីផ្តល់មុខងារប្តូរបំពេញបន្ថែម។
អាស្រ័យលើទិសដៅនៃឆានែល DMOS អាចបែងចែកជាពីរប្រភេទ គឺត្រង់ស៊ីស្ទ័របែបផែនវាលស៊ីមីកុងដុកទ័រលោហៈធាតុអុកស៊ីដទ្វេរដងបញ្ឈរ VDMOS (Vertical Double-Diffused MOSFET) និងត្រង់ស៊ីស្ទ័របែបផែនវាលស៊ីមីកុងដុកទ័រលោហៈធាតុអុកស៊ីដទ្វេរដងចំហៀង LDMOS (Lateral Double-Diffused MOSFET)។
ឧបករណ៍ VDMOS ត្រូវបានរចនាឡើងជាមួយនឹងឆានែលបញ្ឈរ។ បើប្រៀបធៀបជាមួយឧបករណ៍ DMOS ចំហៀង ពួកវាមានវ៉ុលបំបែកខ្ពស់ជាង និងសមត្ថភាពគ្រប់គ្រងចរន្តខ្ពស់ជាង ប៉ុន្តែភាពធន់នៃចរន្តនៅតែមានទំហំធំ។
ឧបករណ៍ LDMOS ត្រូវបានរចនាឡើងជាមួយនឹងឆានែលចំហៀង ហើយជាឧបករណ៍ MOSFET ថាមពលមិនស៊ីមេទ្រី។ បើប្រៀបធៀបជាមួយឧបករណ៍ DMOS បញ្ឈរ ពួកវាអនុញ្ញាតឱ្យមានភាពធន់នឹងការបើកទាប និងល្បឿនប្តូរលឿនជាងមុន។
បើប្រៀបធៀបជាមួយ MOSFETs ប្រពៃណី DMOS មានសមត្ថភាពបើកខ្ពស់ជាង និងមានភាពធន់ទាបជាង ដូច្នេះវាត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចដែលមានថាមពលខ្ពស់ ដូចជាកុងតាក់ថាមពល ឧបករណ៍ថាមពល និងដ្រាយយានយន្តអគ្គិសនី។
៥. ប៊ីស៊ីម៉ូស
Bipolar CMOS គឺជាបច្ចេកវិទ្យាមួយដែលរួមបញ្ចូល CMOS និងឧបករណ៍ bipolar នៅលើបន្ទះឈីបតែមួយក្នុងពេលតែមួយ។ គំនិតជាមូលដ្ឋានរបស់វាគឺប្រើឧបករណ៍ CMOS ជាសៀគ្វីឯកតាសំខាន់ ហើយបន្ថែមឧបករណ៍ bipolar ឬសៀគ្វីដែលត្រូវការបន្ទុក capacitive ធំដើម្បីបើកបរ។ ដូច្នេះ សៀគ្វី BiCMOS មានគុណសម្បត្តិនៃការរួមបញ្ចូលខ្ពស់ និងការប្រើប្រាស់ថាមពលទាបនៃសៀគ្វី CMOS និងគុណសម្បត្តិនៃល្បឿនលឿន និងសមត្ថភាពបើកបរចរន្តខ្លាំងនៃសៀគ្វី BJT។
បច្ចេកវិទ្យា BiCMOS SiGe (silicon germanium) របស់ក្រុមហ៊ុន STMicroelectronics រួមបញ្ចូលផ្នែក RF អាណាឡូក និងឌីជីថលនៅលើបន្ទះឈីបតែមួយ ដែលអាចកាត់បន្ថយចំនួនសមាសធាតុខាងក្រៅយ៉ាងច្រើន និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពការប្រើប្រាស់ថាមពល។
៦. ប៊ីស៊ីឌី
Bipolar-CMOS-DMOS បច្ចេកវិទ្យានេះអាចបង្កើតឧបករណ៍ bipolar, CMOS និង DMOS នៅលើបន្ទះឈីបតែមួយ ដែលហៅថាដំណើរការ BCD ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយជោគជ័យជាលើកដំបូងដោយ STMicroelectronics (ST) ក្នុងឆ្នាំ 1986។
សៀគ្វីប៊ីប៉ូឡាគឺសមរម្យសម្រាប់សៀគ្វីអាណាឡូក CMOS គឺសមរម្យសម្រាប់សៀគ្វីឌីជីថល និងឡូជីខល ហើយ DMOS គឺសមរម្យសម្រាប់ឧបករណ៍ថាមពល និងវ៉ុលខ្ពស់។ BCD រួមបញ្ចូលគ្នានូវគុណសម្បត្តិទាំងបី។ បន្ទាប់ពីការកែលម្អជាបន្តបន្ទាប់ BCD ត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងផលិតផលក្នុងវិស័យគ្រប់គ្រងថាមពល ការទទួលបានទិន្នន័យអាណាឡូក និងឧបករណ៍បញ្ជាថាមពល។ យោងតាមគេហទំព័រផ្លូវការរបស់ ST ដំណើរការចាស់ទុំសម្រាប់ BCD នៅតែមានប្រហែល 100nm 90nm នៅតែស្ថិតក្នុងការរចនាគំរូដើម ហើយបច្ចេកវិទ្យា 40nmBCD ជាកម្មសិទ្ធិរបស់ផលិតផលជំនាន់ក្រោយរបស់ខ្លួនដែលកំពុងស្ថិតក្រោមការអភិវឌ្ឍ។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ១០ ខែកញ្ញា ឆ្នាំ ២០២៤