La technologie informatique se développe extrêmement rapidement. Il y a de nouveaux aménagements et aménagements qui doivent répondre à des exigences sans cesse croissantes. L'une des choses les plus intéressantes est le très grand circuit intégré. Ce que c'est? Pourquoi porte-t-elle un tel nom ? Nous savons ce que signifie VLSI, mais à quoi cela ressemble-t-il dans la pratique ? Où sont-ils utilisés ?
Histoire du développement
Au début des années soixante, les premiers microcircuits à semi-conducteurs sont apparus. Depuis lors, la microélectronique a parcouru un long chemin depuis les simples éléments logiques jusqu'aux dispositifs numériques les plus complexes. Les ordinateurs complexes et multifonctionnels modernes peuvent fonctionner sur un seul monocristal semi-conducteur, dont la surface est d'un centimètre carré.
J'aurais dû les avoir d'une manière ou d'une autreclasser et distinguer. Le très grand circuit intégré (VLSI) est ainsi nommé parce qu'il était nécessaire de désigner un microcircuit, dans lequel le degré d'intégration dépassait 104 éléments par puce. C'est arrivé à la fin des années soixante-dix. En quelques années, il est devenu clair que c'était la direction générale de la microélectronique.
Ainsi, le très gros circuit intégré est ainsi nommé car il fallait classer toutes les réalisations dans ce domaine. Initialement, la microélectronique reposait sur des opérations d'assemblage et était engagée dans la mise en œuvre de fonctions complexes en combinant de nombreux éléments en une seule chose.
Et après ?
Au départ, une part importante de l'augmentation du coût des produits manufacturés se situait précisément dans le processus d'assemblage. Les principales étapes que chaque produit a dû traverser sont la conception, la mise en œuvre et la vérification des connexions entre les composants. Les fonctions, ainsi que les dimensions des dispositifs qui ont été mis en œuvre dans la pratique, sont uniquement limitées par le nombre de composants utilisés, leur fiabilité et leurs dimensions physiques.
Donc s'ils disent qu'un très gros circuit intégré pèse plus de 10 kg, c'est tout à fait possible. La seule question est la rationalité de l'utilisation d'un si grand bloc de composants.
Développement
J'aimerais faire une autre petite digression. Historiquement, les circuits intégrés ont été attirés par leur petite taille et leur poids. Bien que peu à peu, avec le développement, il y ait eu des opportunités de se rapprocher de plus en pluspositionnement des éléments. Et pas seulement. Cela doit être compris non seulement comme un placement compact, mais aussi comme une amélioration des indicateurs ergonomiques, une augmentation des performances et un niveau de fiabilité opérationnelle.
Une attention particulière doit être portée aux indicateurs de matériaux et d'énergie, qui dépendent directement de la surface du cristal utilisé par composant. Cela dépendait en grande partie de la substance utilisée. Initialement, le germanium était utilisé pour les produits semi-conducteurs. Mais au fil du temps, il a été supplanté par le silicium, qui présente des caractéristiques plus attractives.
Qu'est-ce qui est utilisé maintenant ?
Nous savons donc que le très grand circuit intégré est ainsi nommé car il contient de nombreux composants. Quelles technologies sont actuellement utilisées pour les créer ? Le plus souvent, ils parlent de la région submicronique profonde, qui permet d'utiliser efficacement les composants de 0,25 à 0,5 microns, et de la nanoélectronique, où les éléments sont mesurés en nanomètres. De plus, le premier devient progressivement l'histoire et, dans le second, de plus en plus de découvertes sont faites. Voici une courte liste des développements en cours de création:
- Circuits en silicium ultra-larges. Ils ont des tailles de composants minimales dans la région submicronique profonde.
- Dispositifs à hétérojonction et circuits intégrés à haut débit. Ils sont construits à base de silicium, de germanium, d'arséniure de gallium, ainsi que d'un certain nombre d'autres composés.
- Technologie des dispositifs à l'échelle nanométrique, dont la nanolithographie doit être mentionnée séparément.
Bien que les petites tailles soient indiquées ici, mais il ne faut pas se tromper sur laquelle estultime circuit intégré ultra-large. Ses dimensions globales peuvent varier en centimètres et, dans certains appareils spécifiques, même en mètres. Les micromètres et les nanomètres ne sont que la taille d'éléments individuels (tels que les transistors), et leur nombre peut se chiffrer en milliards !
Malgré un tel nombre, il se peut qu'un circuit intégré à très grande échelle pèse plusieurs centaines de grammes. Bien qu'il soit possible qu'il soit si lourd que même un adulte ne puisse pas le soulever tout seul.
Comment sont-ils créés ?
Considérons la technologie moderne. Ainsi, pour créer des matériaux monocristallins semi-conducteurs ultra-purs, ainsi que des réactifs technologiques (y compris des liquides et des gaz), vous avez besoin de:
- Garantir des conditions de travail ultra-propres dans la zone de traitement et de transport des wafers.
- Développer des opérations technologiques et créer un ensemble d'équipements, où il y aura un contrôle automatisé des processus. Cela est nécessaire pour garantir la qualité de traitement spécifiée et de faibles niveaux de contamination. Bien que nous ne devions pas oublier les hautes performances et la fiabilité des composants électroniques créés.
Est-ce une blague quand on crée des éléments dont la taille est calculée en nanomètres ? Hélas, il est impossible pour une personne d'effectuer des opérations qui nécessitent une précision phénoménale.
Qu'en est-il des producteurs nationaux ?
PourquoiLe circuit intégré ultra-large est-il fortement associé aux développements étrangers ? Au début des années 50 du siècle dernier, l'URSS a pris la deuxième place dans le développement de l'électronique. Mais maintenant, il est extrêmement difficile pour les producteurs nationaux de concurrencer les entreprises étrangères. Ce n'est pas si mal.
Ainsi, en ce qui concerne la création de produits complexes à forte intensité scientifique, nous pouvons affirmer avec confiance que la Fédération de Russie dispose désormais des conditions, du personnel et du potentiel scientifique. Il existe un certain nombre d'entreprises et d'institutions capables de développer divers appareils électroniques. Certes, tout cela existe dans un volume plutôt limité.
Ainsi, c'est souvent le cas lorsque des "matières premières" de haute technologie sont utilisées pour le développement, comme la mémoire VLSI, les microprocesseurs et les contrôleurs fabriqués à l'étranger. Mais en même temps, certains problèmes de traitement du signal et de calculs sont résolus par programmation.
Bien qu'il ne faille pas supposer que nous pouvons exclusivement acheter et assembler des équipements à partir de divers composants. Il existe également des versions nationales de processeurs, de contrôleurs, de circuits intégrés à très grande échelle et d'autres développements. Mais, hélas, ils ne peuvent rivaliser avec les leaders mondiaux en termes d'efficacité, ce qui rend difficile leur mise en place commerciale. Mais les utiliser dans des systèmes domestiques où vous n'avez pas besoin de beaucoup de puissance ou où vous devez prendre soin de la fiabilité est tout à fait possible.
PLC pour logique programmable
Il s'agit d'un type de développement prometteur alloué séparément. Ils sont hors compétition dans les domaines où vous devez créerdispositifs spécialisés hautes performances axés sur la mise en œuvre matérielle. Grâce à cela, la tâche de parallélisation du processus de traitement est résolue et les performances sont décuplées (par rapport aux solutions logicielles).
Essentiellement, ces circuits intégrés à très grande échelle disposent de convertisseurs de fonctions polyvalents et configurables qui permettent aux utilisateurs de personnaliser les connexions entre eux. Et tout est sur un seul cristal. Le résultat est un cycle de construction plus court, un avantage économique pour la production à petite échelle et la possibilité d'apporter des modifications à n'importe quelle étape de la conception.
Le développement de circuits intégrés ultra-larges à logique programmable prend plusieurs mois. Après cela, ils sont configurés dans les plus brefs délais - et tout cela à un niveau de coûts minimum. Il existe différents fabricants, architectures et capacités des produits qu'ils créent, ce qui augmente considérablement la capacité à accomplir des tâches.
Comment sont-ils classés ?
Habituellement utilisé pour cela:
- Capacité logique (degré d'intégration).
- Organisation de la structure interne.
- Type d'élément programmable utilisé.
- Architecture du convertisseur de fonctions.
- Présence/absence de RAM interne.
Chaque élément mérite l'attention. Mais hélas, la taille de l'article est limitée, nous ne considérerons donc que le composant le plus important.
Qu'est-ce que c'estcapacité logique ?
C'est la caractéristique la plus importante pour les circuits intégrés à très grande échelle. Le nombre de transistors qu'ils contiennent peut se chiffrer en milliards. Mais en même temps, leur taille est égale à une misérable fraction de micromètre. Mais en raison de la redondance des structures, la capacité logique se mesure au nombre de portes nécessaires pour mettre en œuvre le dispositif.
Pour les désigner, on utilise des indicateurs de centaines de milliers et de millions d'unités. Plus la valeur de la capacité logique est élevée, plus un circuit intégré à très grande échelle peut nous offrir d'opportunités.
À propos des objectifs poursuivis
VLSI a été créé à l'origine pour les machines de cinquième génération. Dans leur fabrication, ils ont été guidés par une architecture de streaming et la mise en œuvre d'une interface homme-machine intelligente, qui fournira non seulement une solution systématique aux problèmes, mais donnera également à Masha la possibilité de penser logiquement, d'auto-apprendre et de dessiner logiquement. conclusions.
On a supposé que la communication se ferait en langage naturel en utilisant une forme de parole. Eh bien, d'une manière ou d'une autre, cela a été mis en œuvre. Mais encore, il est encore loin de la création sans problème à part entière de circuits intégrés ultra-larges idéaux. Mais nous, l'humanité, avançons avec confiance. L'automatisation de la conception VLSI joue un grand rôle à cet égard.
Comme mentionné précédemment, cela nécessite beaucoup de ressources humaines et de temps. Par conséquent, pour économiser de l'argent, l'automatisation est largement utilisée. Après tout, quand il faut établir des liens entre des milliardscomposants, même une équipe de plusieurs dizaines de personnes passera des années dessus. Alors que l'automatisation peut le faire en quelques heures, si le bon algorithme est posé.
Une réduction supplémentaire semble problématique maintenant, car nous approchons déjà de la limite de la technologie des transistors. Déjà, les plus petits transistors ne mesurent que quelques dizaines de nanomètres. Si nous les réduisons de plusieurs centaines de fois, nous tomberons simplement sur les dimensions de l'atome. Sans doute, c'est bien, mais comment avancer en termes d'augmentation de l'efficacité de l'électronique ? Pour ce faire, vous devez passer à un nouveau niveau. Par exemple, pour créer des ordinateurs quantiques.
Conclusion
Les circuits intégrés à très grande échelle ont eu un impact significatif sur le développement de l'humanité et sur les possibilités dont nous disposons. Mais il est probable qu'ils deviendront bientôt obsolètes et que quelque chose de complètement différent viendra les remplacer.
Après tout, hélas, nous approchons déjà de la limite des possibilités, et l'humanité n'a pas l'habitude de rester immobile. Par conséquent, il est probable que les circuits intégrés ultra-larges seront récompensés, après quoi ils seront remplacés par des conceptions plus avancées. Mais pour l'instant, nous utilisons tous VLSI comme le summum de la création existante.
