Ang teknolohiya ng computer ay napakabilis na umuunlad. May mga bagong layout at development na dapat matugunan ang patuloy na dumaraming mga kinakailangan. Ang isa sa mga pinaka-kagiliw-giliw na bagay ay ang napakalaking integrated circuit. Ano ito? Bakit ganoon ang pangalan niya? Alam namin kung ano ang ibig sabihin ng VLSI, ngunit ano ang hitsura nito sa pagsasanay? Saan ginagamit ang mga ito?
Kasaysayan ng pag-unlad
Noong unang bahagi ng ikaanimnapung taon, lumitaw ang unang semiconductor microcircuits. Simula noon, malayo na ang narating ng microelectronics mula sa mga simpleng lohikal na elemento hanggang sa pinakakumplikadong mga digital device. Ang mga modernong kumplikado at multifunctional na mga computer ay maaaring gumana sa isang solong semiconductor na solong kristal, ang lugar kung saan ay isang square centimeter.
Dapat mayroon sila kahit papaanouriin at makilala. Napakalaking integrated circuit (VLSI) ay pinangalanan dahil nagkaroon ng pangangailangan na magtalaga ng isang microcircuit, kung saan ang antas ng pagsasama ay lumampas sa 104 na elemento bawat chip. Nangyari ito noong huling bahagi ng seventies. Sa loob ng ilang taon, naging malinaw na ito ang pangkalahatang direksyon para sa microelectronics.
Kaya, pinangalanan ang napakalaking integrated circuit dahil kinailangan itong pag-uri-uriin ang lahat ng mga nagawa sa lugar na ito. Sa una, ang microelectronics ay binuo sa mga operasyon ng pagpupulong at nakikibahagi sa pagpapatupad ng mga kumplikadong function sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng maraming elemento sa isang bagay.
At pagkatapos ay ano?
Sa una, ang isang makabuluhang bahagi ng pagtaas sa halaga ng mga ginawang produkto ay tiyak sa proseso ng pagpupulong. Ang mga pangunahing yugto na kailangang pagdaanan ng bawat produkto ay ang disenyo, pagpapatupad at pagpapatunay ng mga koneksyon sa pagitan ng mga bahagi. Ang mga function, pati na rin ang mga dimensyon ng mga device na ipinatupad sa pagsasanay, ay limitado lamang sa bilang ng mga bahaging ginamit, ang kanilang pagiging maaasahan at mga pisikal na dimensyon.
Kaya kung sasabihin nila na ang ilang napakalaking integrated circuit ay tumitimbang ng higit sa 10 kg, ito ay posible. Ang tanging tanong ay ang pagiging makatwiran ng paggamit ng napakalaking bloke ng mga bahagi.
Development
Gusto kong gumawa ng isa pang maliit na digression. Sa kasaysayan, ang mga integrated circuit ay naaakit sa kanilang maliit na sukat at timbang. Bagama't unti-unti, sa pag-unlad, may mga pagkakataon para sa mas malapitpaglalagay ng mga elemento. At hindi lang. Dapat itong maunawaan hindi lamang bilang isang compact na pagkakalagay, ngunit bilang isang pagpapabuti din sa mga ergonomic na tagapagpahiwatig, isang pagtaas sa pagganap at isang antas ng pagiging maaasahan ng pagpapatakbo.
Dapat na bigyan ng espesyal na pansin ang mga tagapagpahiwatig ng materyal at enerhiya, na direktang nakasalalay sa lugar ng kristal na ginagamit sa bawat bahagi. Ito ay higit na nakasalalay sa sangkap na ginamit. Sa una, ang germanium ay ginamit para sa mga produktong semiconductor. Ngunit sa paglipas ng panahon, napalitan ito ng silicon, na may mas kaakit-akit na katangian.
Ano ang ginagamit ngayon?
Kaya alam natin na ang napakalaking integrated circuit ay pinangalanan dahil naglalaman ito ng maraming bahagi. Anong mga teknolohiya ang kasalukuyang ginagamit upang likhain ang mga ito? Kadalasan ay pinag-uusapan nila ang malalim na rehiyon ng submicron, na ginagawang posible upang makamit ang epektibong paggamit ng mga bahagi sa 0.25-0.5 microns, at nanoelectronics, kung saan ang mga elemento ay sinusukat sa nanometer. Bukod dito, ang una ay unti-unting nagiging kasaysayan, at sa pangalawa ay mas maraming natuklasan ang ginawa. Narito ang isang maikling listahan ng mga development na ginagawa:
- Ultra-large na silicon circuit. Mayroon silang pinakamababang laki ng bahagi sa deep submicron region.
- High-speed heterojunction device at integrated circuit. Ang mga ito ay binuo batay sa silicon, germanium, gallium arsenide, pati na rin sa ilang iba pang compound.
- Teknolohiya ng mga nanoscale device, kung saan ang nanolithography ay dapat banggitin nang hiwalay.
Bagaman ang mga maliliit na sukat ay nakasaad dito, ngunit hindi kailangang magkamali kung alin angultimate ultra-large integrated circuit. Ang kabuuang sukat nito ay maaaring mag-iba sa sentimetro, at sa ilang partikular na device kahit na metro. Ang mga micrometer at nanometer ay kasing laki lang ng mga indibidwal na elemento (gaya ng mga transistor), at ang bilang ng mga ito ay maaaring nasa bilyon!
Sa kabila ng ganoong bilang, maaaring ang isang ultra-large-scale integrated circuit ay tumitimbang ng ilang daang gramo. Bagama't posibleng maging napakabigat nito na kahit ang isang may sapat na gulang ay hindi ito kayang buhatin nang mag-isa.
Paano ginawa ang mga ito?
Isaalang-alang natin ang makabagong teknolohiya. Kaya, upang lumikha ng ultra-pure semiconductor na single-crystal na materyales, pati na rin ang mga teknolohikal na reagents (kabilang ang mga likido at gas), kailangan mo ng:
- Tiyaking napakalinis ng mga kondisyon sa pagtatrabaho sa lugar ng pagpoproseso at transportasyon ng wafer.
- Bumuo ng mga teknolohikal na operasyon at lumikha ng isang set ng kagamitan, kung saan magkakaroon ng awtomatikong kontrol sa proseso. Ito ay kinakailangan upang matiyak ang tinukoy na kalidad ng pagproseso at mababang antas ng kontaminasyon. Bagama't hindi natin dapat kalimutan ang tungkol sa mataas na pagganap at pagiging maaasahan ng mga nilikhang elektronikong bahagi.
Ito ba ay isang biro kapag ang mga elemento ay nilikha, ang laki nito ay kinakalkula sa nanometer? Sa kasamaang palad, imposible para sa isang tao na magsagawa ng mga operasyon na nangangailangan ng kamangha-manghang katumpakan.
Paano ang mga domestic producer?
BakitAng ultra-large integrated circuit ba ay malakas na nauugnay sa mga dayuhang pag-unlad? Noong unang bahagi ng 50s ng huling siglo, ang USSR ay naganap sa pangalawang lugar sa pag-unlad ng electronics. Ngunit ngayon ay napakahirap para sa mga domestic producer na makipagkumpitensya sa mga dayuhang kumpanya. Hindi naman masama ang lahat.
Kaya, tungkol sa paglikha ng mga kumplikadong produkto na masinsinang pang-agham, maaari nating kumpiyansa na sabihin na ang Russian Federation ay mayroon na ngayong mga kundisyon, at tauhan, at potensyal na siyentipiko. Mayroong ilang mga negosyo at institusyon na maaaring bumuo ng iba't ibang mga elektronikong aparato. Totoo, ang lahat ng ito ay umiiral sa medyo limitadong dami.
Kaya, kadalasan ang mga high-tech na "raw materials" ay ginagamit para sa pagpapaunlad, gaya ng VLSI memory, microprocessors at controllers na ginawa sa ibang bansa. Ngunit kasabay nito, ang ilang partikular na problema sa pagpoproseso ng signal at pag-compute ay nalulutas sa pamamagitan ng program.
Bagama't hindi dapat ipagpalagay na eksklusibo tayong makakabili at makakapag-ipon ng mga kagamitan mula sa iba't ibang bahagi. Mayroon ding mga domestic na bersyon ng mga processor, controller, ultra-large-scale integrated circuit at iba pang mga development. Ngunit, sayang, hindi sila maaaring makipagkumpitensya sa mga pinuno ng mundo sa mga tuntunin ng kanilang pagiging epektibo, na nagpapahirap sa kanilang komersyal na pagpapatupad. Ngunit ang paggamit sa mga ito sa mga domestic system kung saan hindi mo kailangan ng maraming kapangyarihan o kailangan mong alagaan ang pagiging maaasahan ay lubos na posible.
PLCs para sa programmable logic
Ito ay isang hiwalay na inilaan na promising na uri ng pag-unlad. Wala na sila sa kompetisyon sa mga lugar kung saan kailangan mong lumikhamay mataas na pagganap na mga espesyal na device na nakatuon sa pagpapatupad ng hardware. Dahil dito, malulutas ang gawain ng pagpapaparallelize ng proseso ng pagproseso at tataas ang performance ng sampung beses (kung ihahambing sa mga software solution).
Sa totoo lang, ang mga ultra-large-scale integrated circuit na ito ay may maraming nalalaman, nako-configure na mga function converter na nagbibigay-daan sa mga user na i-customize ang mga koneksyon sa pagitan ng mga ito. At lahat ng ito ay nasa isang kristal. Ang resulta ay isang mas maikling yugto ng pagbuo, isang pang-ekonomiyang benepisyo para sa maliit na produksyon, at ang kakayahang gumawa ng mga pagbabago sa anumang yugto ng disenyo.
Development ng programmable logic ultra-large integrated circuits ay tumatagal ng ilang buwan. Pagkatapos nito, na-configure ang mga ito sa pinakamaikling posibleng panahon - at lahat ito ay nasa pinakamababang antas ng mga gastos. Mayroong iba't ibang mga tagagawa, arkitektura at kakayahan ng mga produktong nilikha nila, na lubos na nagpapataas ng kakayahang kumpletuhin ang mga gawain.
Paano sila inuri?
Karaniwang ginagamit para dito:
- Lohikal na kapasidad (degree ng integration).
- Organisasyon ng panloob na istraktura.
- Uri ng programmable item na ginamit.
- Function converter architecture.
- Pagkakaroon/kawalan ng internal RAM.
Ang bawat item ay nararapat na bigyang pansin. Ngunit sayang, ang laki ng artikulo ay limitado, kaya isasaalang-alang lamang namin ang pinakamahalagang bahagi.
Ano anglohikal na kapasidad?
Ito ang pinakamahalagang feature para sa napakalaking sukat na integrated circuit. Ang bilang ng mga transistor sa kanila ay maaaring nasa bilyun-bilyon. Ngunit sa parehong oras, ang kanilang sukat ay katumbas ng isang kahabag-habag na bahagi ng isang micrometer. Ngunit dahil sa redundancy ng mga istruktura, ang lohikal na kapasidad ay sinusukat sa bilang ng mga gate na kailangan para ipatupad ang device.
Upang italaga ang mga ito, ginagamit ang mga indicator ng daan-daang libo at milyon-milyong unit. Kung mas mataas ang halaga ng lohikal na kapasidad, mas maraming pagkakataon ang maiaalok sa atin ng ultra-large-scale integrated circuit.
Tungkol sa mga hinahangad na layunin
Ang VLSI ay orihinal na ginawa para sa mga makina ng ikalimang henerasyon. Sa kanilang paggawa, ginabayan sila ng isang streaming na arkitektura at ang pagpapatupad ng isang matalinong interface ng tao-machine, na hindi lamang magbibigay ng isang sistematikong solusyon sa mga problema, ngunit magbibigay din kay Masha ng pagkakataon na mag-isip nang lohikal, matuto sa sarili at gumuhit ng lohikal. konklusyon.
Ipinagpalagay na ang komunikasyon ay isasagawa sa natural na wika gamit ang isang anyo ng pagsasalita. Well, sa isang paraan o iba pa ay ipinatupad ito. Ngunit gayon pa man, malayo pa rin ito sa ganap na walang problema na paglikha ng perpektong ultra-large integrated circuit. Ngunit tayo, sangkatauhan, ay sumusulong nang may kumpiyansa. Malaki ang papel na ginagampanan dito ng VLSI design automation.
Tulad ng naunang nabanggit, nangangailangan ito ng maraming mapagkukunan ng tao at oras. Samakatuwid, upang makatipid ng pera, malawakang ginagamit ang automation. Pagkatapos ng lahat, kapag kinakailangan na magtatag ng mga koneksyon sa pagitan ng bilyun-bilyonmga bahagi, kahit isang pangkat ng ilang dosenang tao ay gugugol ng mga taon dito. Samantalang magagawa ito ng automation sa loob ng ilang oras, kung ilalagay ang tamang algorithm.
Ang karagdagang pagbabawas ay tila may problema ngayon, dahil nalalapit na natin ang limitasyon ng teknolohiya ng transistor. Sa ngayon, ang pinakamaliit na transistor ay ilang sampu-sampung nanometer lamang ang laki. Kung bawasan natin ang mga ito ng ilang daang beses, tatakbo lang tayo sa mga sukat ng atom. Walang alinlangan, ito ay mabuti, ngunit paano sumulong sa mga tuntunin ng pagtaas ng kahusayan ng electronics? Upang gawin ito, kailangan mong pumunta sa isang bagong antas. Halimbawa, upang lumikha ng mga quantum computer.
Konklusyon
Ang Ultra-large-scale integrated circuits ay nagkaroon ng malaking epekto sa pag-unlad ng sangkatauhan at sa mga posibilidad na mayroon tayo. Ngunit malamang na malapit na silang maging lipas na at may ganap na kakaibang papalit sa kanila.
Kung tutuusin, sayang, lumalapit na tayo sa limitasyon ng mga posibilidad, at ang sangkatauhan ay hindi sanay na tumayo. Samakatuwid, malamang na ang mga ultra-large integrated circuit ay bibigyan ng nararapat na parangal, pagkatapos nito ay papalitan sila ng mas advanced na mga disenyo. Ngunit sa ngayon, lahat tayo ay gumagamit ng VLSI bilang ang tuktok ng umiiral na paglikha.
