Ρωσική μικροηλεκτρονική: πραγματικότητες και προοπτικές. Προοπτικές για τη μικροηλεκτρονική

Στις 22 Απριλίου πραγματοποιήθηκε το συνέδριο «Ρωσική μικροηλεκτρονική: προοπτικές ανάπτυξης», που διοργανώθηκε από την εφημερίδα Vedomosti.

Το συνέδριο πραγματοποιήθηκε με τη μορφή αντιπροσωπευτικής στρογγυλής τραπέζης, με συντονιστή τον Evgeny Kuznetsov, Αναπληρωτή Γενικό Διευθυντή και Επικεφαλής του Γραφείου Έργων της Russian Venture Company.

Η κύρια έκθεση έγινε από τον Γιούρι Σλιουσάρ, Αναπληρωτή Υπουργό Βιομηχανίας και Εμπορίου της Ρωσικής Ομοσπονδίας. Υπενθύμισε ότι η ραδιοηλεκτρονική βιομηχανία είναι ένας από τους σημαντικότερους και σημαντικότερους τομείς της οικονομίας. Πάρτε, για παράδειγμα, την πρόβλεψη της παγκόσμιας αγοράς ραδιοηλεκτρονικού εξοπλισμού σε τρισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ. Το 2012 ήταν 1,75, το 2015 θα πρέπει να αυξηθεί στο 2,05 και περαιτέρω: 2020 - 2,49, 2025 - 3,15, 2030 - 3,46.

Το μερίδιο των ραδιοηλεκτρονικών στην προστιθέμενη αξία της μεταποιητικής βιομηχανίας αυξάνεται συνεχώς - από 26% σε 37% για την περίοδο 2012 έως 2030. Το μερίδιο των ραδιοηλεκτρονικών συστημάτων στα τελικά προϊόντα της στρατιωτικής βιομηχανίας υψηλής τεχνολογίας θα πρέπει να αυξηθεί ακόμη περισσότερο - από 40% σε 70% έως το 2030.

Ο Yuriy Slyusar τόνισε ότι ο κλάδος έχει αδύναμη θέση στην ανταγωνιστική παγκόσμια αγορά. Τα ρωσικά προϊόντα έχουν αποσπαστεί σχεδόν εντελώς από τα τμήματα των καταναλωτών· παραμένουν ανταγωνιστικά μόνο σε ορισμένες θέσεις επαγγελματικών τμημάτων· οι όγκοι των εξαγωγών είναι ασήμαντοι. Ταυτόχρονα, διατηρούμε ισχυρή θέση σε ειδικούς τομείς όπου υπάρχουν πολλά ανταγωνιστικά προϊόντα παγκοσμίως.

Ωστόσο, τα προβλήματα του κλάδου δεν περιορίζονται σε αυτά που αναφέρονται παραπάνω. Σαφώς δεν υπάρχουν αρκετές αποτελεσματικές εταιρείες στη χώρα που μπορούν να αλλάξουν τον κλάδο. Χαμηλά επίπεδα παραγωγικότητας και αποτελεσματικότητας διαδικασίας. Χρησιμοποιούνται ξεπερασμένα επιχειρηματικά μοντέλα και αναποτελεσματικές ικανότητες αγοράς και οι συμμετέχοντες στην αγορά σχεδόν δεν συμμετέχουν σε παγκόσμια συνεργασία.

Δεν πρέπει να ξεχνάμε το χαμηλό τεχνολογικό επίπεδο του κλάδου. Υπάρχει υστέρηση σε πολλές βασικές τεχνολογίες. Το επίπεδο εμπορευματοποίησης και ανάπτυξης εφαρμοσμένων τεχνολογιών σε ανταγωνιστικό προϊόν είναι χαμηλό.

Είναι ενδιαφέρον να συγκρίνουμε την παραγωγή ανά εργαζόμενο στη βιομηχανία ραδιοηλεκτρονικών σε χιλιάδες δολάρια ετησίως: ΗΠΑ - 402, Ιαπωνία - 387, Βραζιλία - 346, Ταϊβάν - 297, Κίνα - 99, Ρωσία - 26. Είναι εύκολο να δείτε ότι η διαφορά μεταξύ Ρωσίας και ΗΠΑ είναι 15 φορές.

Ένα άλλο ποσοστό: το μερίδιο των Ρώσων κατασκευαστών στην εγχώρια αγορά είναι 15%, στην εξωτερική αγορά - λιγότερο από 0,4%.

Σύμφωνα με τον Yuriy Slyusar (και άλλους προγραμματιστές στρατηγικής), για να επιτευχθούν οι στόχοι ανάπτυξης, είναι απαραίτητο να αλλάξει ριζικά η κατάσταση του κλάδου. Είναι απαραίτητο να επιτευχθεί αυξημένη αποτελεσματικότητα, ανταγωνιστικότητα και τεχνολογικό επίπεδο της ραδιοηλεκτρονικής βιομηχανίας προς όφελος της διασφάλισης της αμυντικής ικανότητας, της οικονομικής ανάπτυξης και της αξιοποίησης του καινοτόμου δυναμικού της Ρωσίας.

Το κύριο πράγμα είναι να αυξηθεί η παραγωγή προϊόντων μέσω της εστιασμένης ανάπτυξης τμημάτων προτεραιότητας. Βελτίωση της αποδοτικότητας της εταιρείας και αύξηση της παραγωγικότητας. Αύξηση του τεχνολογικού επιπέδου του κλάδου και δημιουργία τεχνολογικής βάσης για τη δημιουργία μεγάλου αριθμού ανταγωνιστικών προϊόντων.

Τα έσοδα του κλάδου μέχρι το 2030 θα πρέπει να αυξηθούν σε 1.583 δισεκατομμύρια ρούβλια από 245 το 2012, δηλαδή επτά φορές. Η παραγωγή ανά εργαζόμενο στη βιομηχανία ραδιοηλεκτρονικών σε χιλιάδες ρούβλια ετησίως θα πρέπει να αυξάνεται 11 φορές: από 995 το 2012 σε 10.368 το 2030.
Το μερίδιο των ρωσικών προϊόντων στην εγχώρια αγορά σε τμήματα προτεραιότητας θα πρέπει να αυξηθεί κατά 1,7 φορές - από 25% το 2012 σε 43% το 2030. Το μερίδιο των ρωσικών προϊόντων στην παγκόσμια αγορά σε τομείς προτεραιότητας θα πρέπει να αυξηθεί κατά 1,8 φορές - από 0 . 6% έως 1,1%.

Σύμφωνα με τον Yuri Slyusar, μόνο μέσω ενός ολοκληρωμένου μοντέλου ανάπτυξης με επίκεντρο τα επαγγελματικά τμήματα μπορούν να πραγματοποιηθούν οι οικονομικοί στόχοι του κλάδου. Η τρέχουσα παραγωγή του κλάδου σε δισεκατομμύρια ρούβλια είναι 245. Το δυναμικό ανάπτυξης όταν το παγκόσμιο μερίδιο αγοράς φθάσει το 2% στους επαγγελματικούς τομείς είναι εξαπλάσια αύξηση στα 1.500 δισεκατομμύρια ρούβλια. Το δυναμικό ανάπτυξης με την επίτευξη ενός παγκόσμιου μεριδίου αγοράς 5% σε επαγγελματικούς τομείς είναι 3.750 δισεκατομμύρια ρούβλια. Το δυναμικό για αύξηση της παραγωγής ανά άτομο που απασχολείται στον κλάδο έως το 2030 θα μπορούσε να φτάσει το 10πλάσιο ποσοστό - από ένα εκατομμύριο ρούβλια σε 10 εκατομμύρια.

Έτσι, ενώ διατηρείται περιορισμένη η χρηματοδότηση του προϋπολογισμού, αλλά με την ενεργό υποστήριξη των ιδιωτικών επενδύσεων, η παραγωγή θα φτάσει τα 1,6 τρισ. έως το 2030. ρούβλια Οι όγκοι του κλάδου θα εξαπλασιαστούν. Η παραγωγή ανά εργαζόμενο θα αυξηθεί 11 φορές. Οι εξαγωγές των συμμετεχόντων θα αυξηθούν 10 φορές. Η αύξηση του μεριδίου των ρωσικών εταιρειών REP στην εγχώρια αγορά θα είναι έως και 43% και τα τμήματα προτεραιότητας, και στην παγκόσμια αγορά - κατά 1,8 φορές. Το μερίδιο των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων εγχώριας παραγωγής σε τομείς προτεραιότητας της παγκόσμιας αγοράς αναμένεται να αυξηθεί στο 0,6%.

Στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, η ανάπτυξη των ηλεκτρονικών ημιαγωγών, και πρωτίστως της μικροηλεκτρονικής, οδήγησε σε μια ποιοτική αλλαγή σε ολόκληρη σχεδόν την παγκόσμια οικονομία με βάση τις νέες τεχνολογίες πληροφοριών. Και αν κοιτάξετε σήμερα τις χώρες του λεγόμενου «χρυσού δισεκατομμυρίου», η οικονομική τους ευημερία βασίζεται, πρώτα απ 'όλα, σε τεχνολογίες υψηλής τεχνολογίας, σε μια οικονομία που βασίζεται σε υψηλές τεχνολογίες. Και η πρώτη θέση μεταξύ αυτών καταλαμβάνεται από την τεχνολογία πληροφοριών και τα ηλεκτρονικά ημιαγωγών. Γι' αυτό επιλέχθηκε αυτό το θέμα για την πρώτη μας συνάντηση.

Τα ηλεκτρονικά είναι ο πιο δυναμικός οικονομικός κλάδος στον κόσμο. Ο μέσος ετήσιος ρυθμός ανάπτυξής του είναι περισσότερο από 7 τοις εκατό ετησίως. Οι βιομηχανίες που σχετίζονται με τα ηλεκτρονικά, οι βιομηχανίες που χρησιμοποιούν ηλεκτρονικά προϊόντα, παράγουν προϊόντα αξίας 15 τρισεκατομμυρίων δολαρίων.

Ποια είναι τα οφέλη της επένδυσης σε ηλεκτρονικά είδη; $1 αποδίδει $100 στο τελικό προϊόν. Το επίπεδο κερδοφορίας της βιομηχανίας ηλεκτρονικών είναι 40 τοις εκατό. Η παγκόσμια μέση περίοδος απόσβεσης για επενδύσεις σε ηλεκτρονικά είδη είναι 2-3 χρόνια. Ο ρυθμός ανάπτυξης είναι τρεις φορές υψηλότερος από τον ρυθμό αύξησης του ΑΕΠ. Μια δουλειά στα ηλεκτρονικά δίνει τέσσερις σε άλλες βιομηχανίες. Ένα κιλό προϊόντων μικροηλεκτρονικής ισοδυναμεί σε κόστος με 110 τόνους πετρελαίου. Αυτό είναι ένα κιλό προϊόντων που έχουν ηλεκτρονικά εξαρτήματα και αν πάρετε ηλεκτρονικά εξαρτήματα, όπως, για παράδειγμα, μια ετεροδομή λέιζερ, τότε ένα γραμμάριο ισοδυναμεί σε κόστος με 10 τόνους λαδιού.

Ακολουθούν ορισμένα στοιχεία που χαρακτηρίζουν την παγκόσμια αγορά της βιομηχανίας ηλεκτρονικών:

Υλικά για παραγωγή ημιαγωγών - 20 δισεκατομμύρια δολάρια.

Εξοπλισμός κατασκευής ημιαγωγών - 30 δισεκατομμύρια δολάρια.

Εξαρτήματα ημιαγωγών - 205 δισεκατομμύρια δολάρια.

Ηλεκτρονικός εξοπλισμός - περισσότερα από ένα τρισεκατομμύριο δολάρια.

Βιομηχανίες που σχετίζονται με τα ηλεκτρονικά - 15 τρισεκατομμύρια δολάρια

Το 65 τοις εκατό του ακαθάριστου εθνικού προϊόντος των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής καθορίζεται από τη βιομηχανία που σχετίζεται με τα ηλεκτρονικά. Σήμερα στις ΗΠΑ και στον Καναδά παράγεται ηλεκτρονικός εξοπλισμός κατά κεφαλήν αξίας 1260 δολαρίων και στη Ρωσία 14 δολαρίων. Η ρωσική αγορά ηλεκτρονικών εξαρτημάτων δεν ξεπερνά τα 2 δισεκατομμύρια δολάρια. Το κύριο μέρος είναι ημιαγωγοί. Με την ενεργή κρατική υποστήριξη, τα ρωσικά ηλεκτρονικά θα μπορούσαν να ανέβουν. Το κλειδί για αυτό μπορεί να είναι το ενεργά αναπτυσσόμενο τμήμα της αγοράς υπολογιστών και η αγορά τηλεπικοινωνιακού εξοπλισμού. Ο εκσυγχρονισμός των ενσύρματων τηλεπικοινωνιακών δικτύων στη Ρωσία αναμένεται να απαιτήσει έως και 35 δισεκατομμύρια δολάρια τα επόμενα 10 χρόνια. Οι δυνατότητες της αγοράς βιομηχανικών ηλεκτρονικών υπολογίζονται σε δεκάδες δισεκατομμύρια δολάρια στο εγγύς μέλλον. Η συνολική ζήτηση των επιχειρήσεων του συγκροτήματος πυρηνικών όπλων για το 2004 είναι περίπου 120 χιλιάδες μονάδες για συσκευές ημιαγωγών, περίπου 80 χιλιάδες μονάδες για ολοκληρωμένα κυκλώματα. Ο εξοπλισμός των ρωσικών σιδηροδρόμων θα απαιτήσει τουλάχιστον 20 εκατομμύρια ηλεκτρονικά προϊόντα ημιαγωγών. Τα ιατρικά ιδρύματα έχουν μεγάλη ανάγκη από στοιχεία ημιαγωγών. Η γεωπολιτική και εσωτερική κατάσταση της Ρωσίας καθιστά ιδιαίτερα σημαντική τη χρήση σύγχρονων ηλεκτρονικών συστημάτων για την επίλυση των προβλημάτων των ρωσικών υπηρεσιών ασφαλείας, της διαστημικής υπηρεσίας και της υπηρεσίας συμβατικών όπλων. Περιττό να πούμε ότι υπάρχουν κρίσιμοι τομείς όπου η χρήση ξένων ηλεκτρονικών είναι απαράδεκτη. Αυτό είναι πρωτίστως άμυνα.

Το ποσό της χρηματοδότησης για εργασίες έρευνας και ανάπτυξης σε σύγκριση μεταξύ των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής και της Ρωσίας διαφέρει δεκάδες, αν όχι εκατοντάδες φορές.

Λέμε συχνά ότι οι ηλεκτρονικές αγορές είναι διαιρεμένες και διαιρεμένες για πάντα, και ότι η Ρωσία δεν θα μπορέσει ποτέ να εισέλθει στην παγκόσμια αγορά ηλεκτρονικών. Η παγκόσμια αγορά ήταν πάντα διχασμένη, επομένως δεν είμαι διατεθειμένος να υποστηρίξω αυτές τις απαισιόδοξες εκτιμήσεις. Ας θυμηθούμε ότι στις αρχές της δεκαετίας του '70, οι Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής ήταν ο κύριος κατασκευαστής ηλεκτρονικών εξαρτημάτων ημιαγωγών. Και στις αρχές της δεκαετίας του '80, υπήρχαν σχεδόν δύο κύριοι κατασκευαστές ηλεκτρονικών εξαρτημάτων ημιαγωγών - οι Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής και η Ιαπωνία, και στη συνέχεια εμφανίστηκε ένα τρίτο τμήμα - οι χώρες της Νοτιοανατολικής Ασίας και ένα τέταρτο - η Ευρώπη.

Αξίζει να δώσετε προσοχή στην Κίνα. Εάν το 2002 ο όγκος παραγωγής εξαρτημάτων ημιαγωγών ανερχόταν σε 15 δισεκατομμύρια δολάρια, τότε μέχρι το 2010 θα αυξηθεί στα 23,4 δισεκατομμύρια δολάρια. Ο συνολικός όγκος ηλεκτρονικών προϊόντων μέχρι αυτή τη στιγμή θα πρέπει να αυξηθεί στα 242 δισεκατομμύρια δολάρια, τα οποία θα αντιστοιχούσαν σχεδόν στο 10 τοις εκατό του ακαθάριστου εθνικού προϊόντος.

Θα άξιζε να δοθεί προσοχή στα σχέδια για την κατασκευή νέων μικροηλεκτρονικών εργοστασίων στον κόσμο τα επόμενα πέντε χρόνια. Συνολικά, σχεδιάζεται να δημιουργηθούν περισσότερες από 30 νέες επιχειρήσεις παγκοσμίως, 13 από τις οποίες θα κατασκευαστούν στην Κίνα.

Παρά το τεράστιο δυναμικό επιστημονικού προσωπικού, η ρωσική βιομηχανία ηλεκτρονικών ημιαγωγών βρίσκεται στο επίπεδο των μέσων της δεκαετίας του '80 του περασμένου αιώνα. Τα τεχνικά μέσα των πληροφοριακών συστημάτων που υλοποιούνται αγοράζονται κυρίως στο εξωτερικό, βασίζονται δηλαδή σε εισαγόμενα ηλεκτρονικά. Αντί να επενδύει στην ανάπτυξη της δικής της βιομηχανίας ηλεκτρονικών, η Ρωσία επενδύει δισεκατομμύρια δολάρια στην ανάπτυξη υψηλών ηλεκτρονικών τεχνολογιών σε άλλες χώρες.

Η σύγχρονη βιομηχανία μικροηλεκτρονικών είναι πολύ ακριβή. Μια επιχείρηση που παράγει προϊόντα σε υπόστρωμα 300 mm κοστίζει δυόμισι δισεκατομμύρια δολάρια. Αλλά η περίοδος απόσβεσης είναι έξι έως επτά χρόνια. Σήμερα, αυτές οι επιχειρήσεις αποτελούν τη βάση για την ανάπτυξη ηλεκτρονικών ημιαγωγών. Ως εκ τούτου, η έξοδος της Ρωσίας από την τρέχουσα δραματική παγίδα πρώτων υλών μπορεί να συμβεί μόνο μέσω της αγοράς της πιο σύγχρονης παραγωγής ημιαγωγών μέχρι σήμερα.

Αν πάμε βήμα βήμα και πούμε ότι σήμερα βρισκόμαστε τεχνολογικά, γενικά, στα επίπεδα των μέσων της δεκαετίας του ογδόντα και πρέπει πρώτα να κλείσουμε τη διαφορά, τότε καταδικάζουμε τον εαυτό μας σε πλήρη υστέρηση. Δεν χρειάζεται να μας πείσουμε ότι χωρίς ηλεκτρονικά εξαρτήματα ημιαγωγών η Ρωσία όχι μόνο δεν μπορεί να είναι μια σύγχρονη δύναμη, αλλά δεν μπορεί να αναπτύξει καθόλου τεχνολογίες υψηλής τεχνολογίας.

Συνιστάται η ανάπτυξη προτάσεων που θεμελιώνουν υγιή προστατευτισμό στην αγορά τόσο των εισαγόμενων εξαρτημάτων όσο και των τελικών προϊόντων, εστιάζοντας στη μέγιστη υποκατάσταση των εισαγωγών, παρόμοια με τον τρόπο που εφαρμόζεται στην Κίνα, τη Νότια Κορέα και την Ιαπωνία. Για να επιτευχθεί αυτό, πρέπει να προσαρμοστούν οι νόμοι που ρυθμίζουν τους φορολογικούς και τελωνειακούς τομείς, την ξένη οικονομική δραστηριότητα, τη διαδικασία για τις κρατικές προμήθειες και τους όρους πρόσβασης των τελικών προϊόντων στην αγορά. Είναι απαραίτητο να τονωθεί, μέσω της παροχής κρατικών εγγυήσεων, η δημιουργία κοινών παραγωγών υψηλής τεχνολογίας με ξένους εταίρους σε ισοτιμία, ώστε οι παραγωγές αυτές όχι μόνο να ικανοποιούν τις ανάγκες της εγχώριας βιομηχανίας, αλλά και να λειτουργούν για εξαγωγές. Αποφασίστηκε επίσης να έρθει σε επαφή με το Συμβούλιο Ασφαλείας με πρόταση προετοιμασίας προγράμματος για τη σταδιακή μετάβαση της αμυντικής βιομηχανίας στην εγχώρια βάση στοιχείων.

Οι πιο σημαντικοί τομείς της κβαντικής ηλεκτρονικής είναι η δημιουργία λέιζερ και μέιζερ. Οι συσκευές για την ακριβή μέτρηση των αποστάσεων (αποστασιομετρητές), τα πρότυπα κβαντικών συχνοτήτων, τα κβαντικά γυροσκόπια, τα οπτικά πολυκαναλικά συστήματα επικοινωνίας, οι επικοινωνίες στο βάθος του διαστήματος και η ραδιοαστρονομία κατασκευάζονται με βάση συσκευές κβαντικής ηλεκτρονικής. Η ενεργειακή επίδραση της συγκεντρωμένης ακτινοβολίας λέιζερ στην ύλη χρησιμοποιείται στη βιομηχανική τεχνολογία. Τα λέιζερ έχουν διάφορες εφαρμογές στη βιολογία και την ιατρική.

Τα ηλεκτρονικά βρίσκονται υπό έντονη ανάπτυξη. χαρακτηρίζεται από την ανάδυση νέων περιοχών και τη δημιουργία νέων κατευθύνσεων σε υπάρχουσες περιοχές.

Ένα από τα κύρια προβλήματα που αντιμετωπίζουν τα ηλεκτρονικά σχετίζεται με την απαίτηση να αυξηθεί ο όγκος των πληροφοριών που υποβάλλονται σε επεξεργασία από υπολογιστικά και ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου, ενώ ταυτόχρονα μειώνεται το μέγεθος και η κατανάλωση ενέργειας. Αυτό το πρόβλημα επιλύεται με:

Δημιουργία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ημιαγωγών που παρέχουν χρόνους μεταγωγής έως και 10 -11 δευτερόλεπτα.

Αύξηση του βαθμού ολοκλήρωσης σε ένα τσιπ σε ένα εκατομμύριο τρανζίστορ μεγέθους 1-2 μικρομέτρων.

Χρήση σε ολοκληρωμένα κυκλώματα συσκευών οπτικής επικοινωνίας και οπτοηλεκτρονικών μετατροπέων (βλ. Οπτοηλεκτρονική), υπεραγωγών.

Ανάπτυξη συσκευών αποθήκευσης με χωρητικότητα πολλών megabit σε ένα τσιπ. Εφαρμογές μεταγωγής δέσμης λέιζερ και ηλεκτρονίων.

Επέκταση της λειτουργικότητας των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (για παράδειγμα, η μετάβαση από έναν μικροεπεξεργαστή σε έναν μικροϋπολογιστή σε ένα τσιπ).

Η μετάβαση από την τεχνολογία δισδιάστατων (επίπεδων) ολοκληρωμένων κυκλωμάτων στην τρισδιάστατη (ογκομετρική) και η χρήση συνδυασμού διαφόρων ιδιοτήτων ενός στερεού σε μια συσκευή.

Ανάπτυξη και εφαρμογή των αρχών και των μέσων της στερεοσκοπικής τηλεόρασης, η οποία είναι πιο ενημερωτική από τη συμβατική τηλεόραση.

Δημιουργία ηλεκτρονικών συσκευών που λειτουργούν στην περιοχή χιλιοστών και υποχιλιοστών κυμάτων για ευρυζωνικά (πιο αποτελεσματικά) συστήματα μετάδοσης πληροφοριών, καθώς και συσκευών για οπτικές γραμμές επικοινωνίας.

Ανάπτυξη ισχυρών, υψηλής απόδοσης συσκευών μικροκυμάτων και λέιζερ για ενεργειακή επίδραση στην ύλη και κατευθυνόμενη μεταφορά ενέργειας (για παράδειγμα, από το διάστημα).

Μία από τις τάσεις στην ανάπτυξη της ηλεκτρονικής είναι η διείσδυση των μεθόδων και των μέσων της στη βιολογία (για τη μελέτη των κυττάρων και τη δομή ενός ζωντανού οργανισμού και την επιρροή του) και την ιατρική (για διάγνωση, θεραπεία, χειρουργική επέμβαση). Καθώς τα ηλεκτρονικά αναπτύσσονται και η τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρονικών συσκευών βελτιώνεται, οι τομείς χρήσης των ηλεκτρονικών επιτευγμάτων σε όλους τους τομείς της ζωής και των δραστηριοτήτων των ανθρώπων διευρύνονται και ο ρόλος των ηλεκτρονικών στην επιτάχυνση της επιστημονικής και τεχνολογικής προόδου αυξάνεται.

Βιβλιογραφία

1. Bobrovnikov L.Z. Ηλεκτρονικά: Εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. 5η έκδ., αναθεωρημένη. και επιπλέον – Αγία Πετρούπολη: Peter, 2004 – 560 p.

2. Ραδιοφωνικό υλικό, ραδιοεξαρτήματα και ηλεκτρονικά: Εγχειρίδιο / K.S. Petrov. – Αγία Πετρούπολη: Peter, 2004 – 522 p.

3. Συστήματα και δίκτυα τηλεπικοινωνιών. B.I. Kruk, V.P. Shuvalov, T 1,2. Εγχειρίδιο για πανεπιστήμια? Hotline – Telecom, 2004

4. Medvedev A.M. Συναρμολόγηση και εγκατάσταση ηλεκτρονικών συσκευών. Μόσχα: Tekhnosphere, 2007 – 256 p.

5. V.Stolings “Wireless communication lines and networks” Moscow, Williams Publishing House, 2003

6. Lachin V.I., Savelov N.S. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ. 6η έκδ., αναθεωρημένη, συμπληρωμένη. και διορθώθηκε. - Rostov-on-Don: “Phoenix”, 2007. – 710 pp.

7. Shapkin V.I. Ραδιόφωνο: ανακαλύψεις και εφευρέσεις. Η επιστήμη. Τεχνική. Society / V.I.Shapkin. M.: DMK PRESS, 2005 – 190 p.

8. Μεντβέντεφ Α.Μ. Τεχνολογία παραγωγής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Μόσχα: Tekhnosphere, 2005 – 183 p.

9. Ζινόβιεφ Α.Λ. Εισαγωγή στην ειδικότητα ενός μηχανικού ραδιοφώνου: πρακτικός οδηγός για ειδικότητες ραδιομηχανικής σε πανεπιστήμια / A.L. Zinoviev, L.I. Filipov. 2η έκδ. ξαναδουλεύτηκε και επιπλέον Μ.: Ανώτατο Σχολείο, 1989 – 207 σελ.

10. Γκράτσεφ Ν.Ν. Ψυχολογία της μηχανικής εργασίας: εγχειρίδιο / N.N. Grachev. Μ.: Ανώτατο Σχολείο, 1998.

Υπουργείο Παιδείας και Επιστημών της Ρωσικής Ομοσπονδίας

Παράρτημα-Ινστιτούτο Novokuznetsk

κρατικό εκπαιδευτικό ίδρυμα

ανώτερη επαγγελματική εκπαίδευση

"Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κεμέροβο"

Εργασία μαθήματος

Μικροηλεκτρονική. Νέα ταχέως αναπτυσσόμενη τεχνολογία

Επόπτης

K.V. Χμελέβα

Novokuznetsk 2011

Εισαγωγή

1. Θεωρητικές βάσεις της μικροηλεκτρονικής

1.1. Ιστορία της ανάπτυξης της μικροηλεκτρονικής

1.2 Σύγχρονα προβλήματα και κατευθύνσεις ανάπτυξης της μικροηλεκτρονικής

3 Ταξινόμηση μικροηλεκτρονικών προϊόντων

4 Βασικές διατάξεις και αρχές της μικροηλεκτρονικής

Βασικές κατευθύνσεις ανάπτυξης ηλεκτρονικών

1 Προοπτικές για την ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής

2 Νέα ταχέως αναπτυσσόμενη τεχνολογία

συμπέρασμα

Βιβλιογραφία

Εισαγωγή

Η ηλεκτρονική έχει περάσει από διάφορα στάδια ανάπτυξης, κατά τη διάρκεια των οποίων έχουν αλλάξει αρκετές γενιές της βάσης στοιχείων: διακριτά ηλεκτρονικά ηλεκτρικών συσκευών κενού, διακριτά ηλεκτρονικά συσκευών ημιαγωγών, ολοκληρωμένα ηλεκτρονικά μικροκυκλωμάτων (μικροηλεκτρονικά), ολοκληρωμένα ηλεκτρονικά λειτουργικών μικροηλεκτρονικών συσκευών (λειτουργική μικροηλεκτρονική ).

Η βάση των ηλεκτρονικών στοιχείων αναπτύσσεται με διαρκώς αυξανόμενο ρυθμό. Κάθε μια από τις παραπάνω γενιές, έχοντας εμφανιστεί σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή, συνεχίζει να βελτιώνεται προς τις πιο δικαιολογημένες κατευθύνσεις. Η ανάπτυξη ηλεκτρονικών προϊόντων από γενιά σε γενιά κινείται προς την κατεύθυνση της λειτουργικής πολυπλοκότητάς τους, αυξάνοντας την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής, μειώνοντας τις συνολικές διαστάσεις, βάρος, κόστος και κατανάλωση ενέργειας, απλοποιώντας την τεχνολογία και βελτιώνοντας τις παραμέτρους του ηλεκτρονικού εξοπλισμού.

Το τρέχον στάδιο ανάπτυξης των ηλεκτρονικών χαρακτηρίζεται από την ευρεία χρήση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (IC). Αυτό οφείλεται στη σημαντική περιπλοκή των απαιτήσεων και των προβλημάτων που επιλύονται από τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Τα πολύπλοκα συστήματα που αναπτύσσονται αυτή τη στιγμή περιέχουν δεκάδες εκατομμύρια στοιχεία. Υπό αυτές τις συνθήκες, τα προβλήματα αύξησης της αξιοπιστίας του εξοπλισμού και των στοιχείων του, της μικρομικρογραφίας των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και της συνολικής μικρογραφίας του εξοπλισμού γίνονται εξαιρετικά σημαντικά. Όλα αυτά τα προβλήματα επιλύονται με επιτυχία από τη μικροηλεκτρονική.

Η εμφάνιση της μικροηλεκτρονικής ως ανεξάρτητης επιστήμης έγινε δυνατή χάρη στη χρήση της πλούσιας εμπειρίας και της βάσης της βιομηχανίας που παράγει διακριτές συσκευές ημιαγωγών. Ως εκ τούτου, η μικροηλεκτρονική συνεχίζει να προοδεύει με γρήγορους ρυθμούς προς όλες τις κατευθύνσεις. Στη σύγχρονη ζωή, οποιοσδήποτε εξοπλισμός χρησιμοποιούμε γεμίζει με μικροηλεκτρονικά καθημερινά. Επί του παρόντος, η μικροηλεκτρονική έχει περάσει στο στάδιο της νανοηλεκτρονικής.

Η ανάπτυξη της σύγχρονης τεχνολογίας υπολογιστών, της ρομποτικής και του εξοπλισμού ψηφιακών επικοινωνιών βασίζεται στη χρήση των επιτευγμάτων της μικροηλεκτρονικής στην ανάπτυξη και παραγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (IC), καθώς και στην ευρεία χρήση μικροεπεξεργαστών και μικροϋπολογιστών που δημιουργούνται με βάση μεγάλους -Κλίμακα και εξαιρετικά μεγάλης κλίμακας ολοκληρωμένα κυκλώματα (BMS και VLSI).

Η ηλεκτρονική αναφέρεται στον τομέα της επιστήμης, της τεχνολογίας και της παραγωγής που σχετίζεται με την έρευνα, την ανάπτυξη και την παραγωγή ηλεκτρονικών συσκευών και τις αρχές χρήσης τους. Δεδομένου ότι το «micro» (από το gr.micros-small) στις σύνθετες λέξεις σημαίνει σχέση με μικρά αντικείμενα, ο όρος «μικροηλεκτρονική» μπορεί ετυμολογικά να θεωρηθεί ως μικρού μεγέθους ηλεκτρονικά. Στην πραγματικότητα, η έννοια του όρου είναι πολύ βαθύτερη. Η μικροηλεκτρονική είναι κλάδος της ηλεκτρονικής που περιλαμβάνει την παραγωγή και έρευνα ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και τις αρχές εφαρμογής τους.

Επιπλέον, στη διαδικασία ανάπτυξης της μικροηλεκτρονικής, αναπτύχθηκαν πολλά συγκεκριμένα στοιχεία που όχι μόνο δεν έχουν ανάλογα στα συμβατικά κυκλώματα τρανζίστορ, αλλά και δεν μπορούν καν να προσομοιωθούν σε διακριτά εξαρτήματα. Ένα παράδειγμα τέτοιων εξαρτημάτων είναι οι συσκευές συζευγμένης φόρτισης (CCD), οι οποίες χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία τσιπ μνήμης υψηλής ταχύτητας σε σύγχρονους υπολογιστές.

Η προέλευση και η περαιτέρω θριαμβευτική ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής θα ήταν αδύνατη χωρίς τη γιγάντια πρόοδο στον τομέα της τεχνολογίας.

Συνάφεια του επιλεγμένου θέματος:

Τα νέα εργαλεία πληροφόρησης μετατρέπονται σταδιακά σε υποχρεωτική συνιστώσα της εκπαίδευσης επαγγελματικής ανάπτυξης στα πανεπιστήμια. Η εισαγωγή της τεχνολογίας των υπολογιστών στην εκπαίδευση μπορεί να περιγραφεί ως ένα λογικό και απαραίτητο βήμα στην ανάπτυξη του σύγχρονου κόσμου της πληροφορίας συνολικά.

Με την εισαγωγή των νέων τεχνολογιών, προκύπτουν τα καθήκοντα της ανάπτυξης μεθόδων διδασκαλίας με χρήση τεχνολογίας πληροφοριών και η ανάπτυξη ειδικού λογισμικού για τη βελτίωση της μαθησιακής διαδικασίας των μαθητών. Το πρώτο βήμα προς αυτό φαίνεται στη δημιουργία προϊόντων λογισμικού υψηλής ποιότητας που παρέχουν υποστήριξη ηλεκτρονικών υπολογιστών στους κλάδους του εκπαιδευτικού τομέα «Τεχνολογία». Αυτή τη στιγμή, πολλά προϊόντα λογισμικού στους κλάδους των φυσικών επιστημών χρησιμοποιούνται στην εκπαιδευτική διαδικασία, ενώ οι κλάδοι του εκπαιδευτικού τομέα «Τεχνολογία» παραμένουν χωρίς μεθόδους χρήσης νέων τεχνολογιών πληροφοριών.

Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η ανάπτυξη γνώσεων στον τομέα των θεωρητικών αρχών της μικροηλεκτρονικής και η γνώση των βασικών ερευνητικών δεξιοτήτων, η δημιουργική χρήση της αποκτηθείσας γνώσης και η ανάπτυξη μιας ανεξάρτητης ανεξάρτητης προσέγγισης για την επίλυση προβλημάτων που έχουν ανατεθεί.

Εργασίες που αντιστοιχούν στο σκοπό αυτής της εργασίας:

1. Αναλύστε σύγχρονα προβλήματα και κατευθύνσεις ανάπτυξης της μικροηλεκτρονικής.

2. Προσδιορίστε τις κύριες προοπτικές για την ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής

Εξετάστε τις βασικές διατάξεις και αρχές της μικροηλεκτρονικής.

Προσδιορισμός νέων ταχέως αναπτυσσόμενων τεχνολογιών.

Αναλύστε τις προοπτικές για την ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής.

Αντικείμενο μελέτης αυτής της εργασίας θα είναι η μικροηλεκτρονική και η νέα ταχέως αναπτυσσόμενη τεχνολογία.

Στην εργασία αυτή χρησιμοποιήθηκαν ερευνητικές μέθοδοι: η μέθοδος ανάλυσης και σύνθεσης, η μέθοδος επαγωγής και εξαγωγής.

1. Θεωρητικές βάσεις της μικροηλεκτρονικής

1 Ιστορία της ανάπτυξης της μικροηλεκτρονικής

Η μικροηλεκτρονική είναι μια συνέχεια της ανάπτυξης της ηλεκτρονικής ημιαγωγών, η οποία ξεκίνησε στις 7 Μαΐου 1895, όταν οι ημιαγωγικές ιδιότητες ενός στερεού χρησιμοποιήθηκαν από τον A.S. Popov για την καταγραφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

Η περαιτέρω ανάπτυξη της ηλεκτρονικής ημιαγωγών συνδέεται με την ανάπτυξη ενός τρανζίστορ σημείου το 1948 (Αμερικανοί επιστήμονες Shockley, Bardeen, Brattain), το 1950 - ένα επίπεδο διπολικό τρανζίστορ και το 1952 ένα τρανζίστορ πεδίου (μονοπολικό). Μαζί με τα τρανζίστορ, αναπτύχθηκαν και άρχισαν να χρησιμοποιούνται ευρέως διάφοροι άλλοι τύποι συσκευών ημιαγωγών: δίοδοι διαφόρων κατηγοριών και τύπων, βαρίστορ, varicaps, θυρίστορ, οπτοηλεκτρονικές συσκευές (δίοδοι εκπομπής φωτός, φωτοδίοδοι, φωτοτρανζίστορ, οπτοζεύκτες, μήτρες LED και φωτοδίοδος ).

Η δημιουργία του τρανζίστορ ήταν ένα ισχυρό ερέθισμα για την ανάπτυξη της έρευνας στον τομέα της φυσικής ημιαγωγών και της τεχνολογίας συσκευών ημιαγωγών. Για την πρακτική εφαρμογή της ανάπτυξης ηλεκτρονικών ημιαγωγών, απαιτούνταν εξαιρετικά καθαροί ημιαγωγοί και άλλα υλικά και ειδικός τεχνολογικός και μετρητικός εξοπλισμός. Σε αυτή τη βάση άρχισε να αναπτύσσεται η μικροηλεκτρονική.

Πρέπει να σημειωθεί ότι οι βασικές αρχές της μικροηλεκτρονικής - η ομαδική μέθοδος και η επίπεδη τεχνολογία - κατακτήθηκαν στην κατασκευή τρανζίστορ στα τέλη της δεκαετίας του '50.

Οι πρώτες εξελίξεις των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (IC) χρονολογούνται από το 1958 - 1960. Το 1961 - 1963 ορισμένες αμερικανικές εταιρείες άρχισαν να παράγουν την απλούστερη IP. Ταυτόχρονα, αναπτύχθηκαν IC ταινιών. Ωστόσο, ορισμένες αστοχίες στην ανάπτυξη ηλεκτρικά σταθερών ενεργών στοιχείων φιλμ οδήγησαν στην προτιμησιακή ανάπτυξη των υβριδικών IC. Η εγχώρια IP εμφανίστηκε το 1962 - 1963. Τα πρώτα εγχώρια IC αναπτύχθηκαν στο Κεντρικό Γραφείο Σχεδιασμού του εργοστασίου συσκευών ημιαγωγών Voronezh (λογικά κυκλώματα διόδου-τρανζίστορ που χρησιμοποιούν τεχνολογία μόνωσης τσέπης οξειδίου). Όσον αφορά την τεχνολογία κατασκευής, αυτά τα κυκλώματα ήταν 2 χρόνια πίσω από τις δυτικές εξελίξεις.

Με ιστορικούς όρους, μπορούν να σημειωθούν 5 στάδια στην ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής.

Το πρώτο στάδιο, που χρονολογείται από το πρώτο μισό της δεκαετίας του '60, χαρακτηρίζεται από το βαθμό ενσωμάτωσης IC έως 100 στοιχεία / τσιπ και το ελάχιστο μέγεθος στοιχείου της τάξης των 10 microns.

Το δεύτερο στάδιο, που χρονολογείται από το δεύτερο μισό της δεκαετίας του '60 και το πρώτο μισό της δεκαετίας του '70, χαρακτηρίζεται από το βαθμό ολοκλήρωσης IC από 100 έως 1000 στοιχεία/τσιπ και ελάχιστο μέγεθος στοιχείου έως και 2 μικρά.

Το τρίτο στάδιο, που ξεκίνησε στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του '70, χαρακτηρίζεται από βαθμό ενσωμάτωσης περισσότερων από 1000 στοιχείων/κρύσταλλο και ελάχιστο μέγεθος στοιχείου έως και 1 micron.

Το τέταρτο στάδιο χαρακτηρίζεται από την ανάπτυξη εξαιρετικά μεγάλων IC με βαθμό ολοκλήρωσης άνω των 10.000 στοιχείων/τσιπ και μεγέθη στοιχείων 0,1 - 0,2 microns.

Το πέμπτο, σύγχρονο, στάδιο χαρακτηρίζεται από την ευρεία χρήση μικροεπεξεργαστών και μικροϋπολογιστών που αναπτύχθηκαν με βάση μεγάλα και εξαιρετικά μεγάλα IC.

Ιστορικά, η εμφάνιση και η ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής προετοιμάστηκε από την ταχεία πρόοδο της επιστημονικής και τεχνολογικής επανάστασης, η οποία γέννησε τη βιομηχανική κυβερνητική, την τεχνολογία υπολογιστών, τα ραδιοηλεκτρονικά και απαιτούσε την πλήρη μικρομικρογραφία όλων των στοιχείων του ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Δημιουργία τρανζίστορ βασισμένου σε μονοκρυσταλλικό ημιαγωγό το 1948 και ανάπτυξη το 1950-1951. Τα πρώτα φιλμ παθητικά στοιχεία ηλεκτρονικού εξοπλισμού προετοίμασαν μια σταθερή βάση για τη δημιουργία τεχνολογίας μικροηλεκτρονικής. Πρακτικά, η γέννηση της μικροηλεκτρονικής χρονολογείται από το 1957, όταν αναπτύχθηκε για πρώτη φορά η τεχνολογική της βάση, δηλ. κατοχυρώθηκαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μέθοδοι τοπικής διάχυσης μέσω μιας μάσκας οξειδίου με προφίλ φωτολιθογραφίας. Έτσι, η σύγχρονη μικροηλεκτρονική προέρχεται από την τεχνολογία επίπεδης στερεάς κατάστασης (ενεργά στοιχεία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ημιαγωγών) και την τεχνολογία φιλμ (παθητικά στοιχεία και υβριδικά ολοκληρωμένα κυκλώματα).

Οι πιο σημαντικές διεργασίες που χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία της μικροηλεκτρονικής - εναπόθεση μεμβρανών και επιταξιακών στρωμάτων, απομάκρυνση (σε διαλύματα και μέσα ατμού-αερίου) ουσιών από την επιφάνεια της στερεάς φάσης, ντόπινγκ και ανακατανομή της διάχυσης - είναι ουσιαστικά φυσικοχημικές και έχουν ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό. με την εμφάνισή τους στην επιφάνεια ή στο μεγαλύτερο μέρος της στερεάς φάσης. Το προϊόν (ημικατεργασμένο προϊόν) ενός πολύπλοκου συνόλου τεχνολογικών διεργασιών (από 50 έως 200 ή περισσότερες εργασίες) είναι ένα κομμάτι μονού κρυστάλλου με όγκο από εκατοστά έως μονάδες κυβικού χιλιοστού με τη μορφή μικροετερογενούς, προφανώς μετασταθερού στερεού. σώμα, που απαιτείται για εργασία σε πολύ δύσκολες συνθήκες και ουσιαστικά χωρίς περιορισμό στη διάρκεια ζωής. Από αυτή την άποψη, ο τεχνολόγος, ο φυσικός και ο χημικός πρέπει να δώσουν λύση σε δύο εκ διαμέτρου αντίθετα προβλήματα: 1) να δημιουργήσουν ένα μικροετερογενές μετασταθερό στερεό με μέγιστη διασπορά όγκων μη ισορροπίας και 2) να εξασφαλίσουν μακροπρόθεσμη σταθερή λειτουργία ολόκληρου του κυκλώματος στο σύνολό του. , καταστέλλοντας την τάση του να ομογενοποιεί και να εξισώνει τη σύνθεση. Τα μεγέθη των ενεργών περιοχών των IC μειώνονται συνεχώς και επί του παρόντος σχεδιάζεται μια μετάβαση στην περιοχή υπομικρών.

Η κύρια τεχνολογική κατεύθυνση στη μικροηλεκτρονική είναι η παραγωγή μονολιθικών, λεπτής και παχιάς μεμβράνης IC, καθώς και μικρομινιατούρων λειτουργικών διακριτών συσκευών. Η τεχνολογία του χοντρού φιλμ βασίζεται στην μεταξοτυπία και την καύση στοιχείων και αγωγών σε ένα κεραμικό υπόστρωμα· στην κατασκευή μονολιθικών IC χρησιμοποιούνται οι διαδικασίες διάχυσης, επιταξίας, οξείδωσης κ.λπ.· στην κατασκευή μικροκυκλωμάτων λεπτής μεμβράνης, διεργασίες συμπύκνωσης από μοριακές δέσμες στο κενό κυριαρχούν. Οι κύριοι στόχοι της μικροηλεκτρονικής τεχνολογίας είναι οι εξής: δημιουργία σε ελάχιστο όγκο (στερεό σώμα ή στην επιφάνειά του) μέγιστου αριθμού αυστηρά καθορισμένων περιοχών με δεδομένη γεωμετρία, σύνθεση, δομή και, κατά συνέπεια, ιδιότητες ικανές να εκτελούν ορισμένες λειτουργίες στοιχεία ή ισοδύναμα στοιχεία ηλεκτρονικών κυκλωμάτων με πληροφορίες μετατροπής υψηλής σταθερότητας, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και υψηλή αξιοπιστία επαναλαμβανόμενης επανάληψης όλων των εργασιών που έχουν ανατεθεί σε αυτό το IS. Ταυτόχρονα, δίνεται προσοχή στην αύξηση της κερδοφορίας με ταυτόχρονη μείωση της κατανάλωσης υλικών, στην απλότητα και πολυπλοκότητα της τεχνολογικής παραγωγής, στη μέγιστη απόδοση των χρησιμοποιήσιμων προϊόντων με ελάχιστη χρήση χειρωνακτικής εργασίας. Μόνο ο μέγιστος αυτοματισμός μπορεί να εξασφαλίσει την περαιτέρω ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής. Επί του παρόντος, η τεχνολογία της μικροηλεκτρονικής έχει ήδη περάσει τα κύρια στάδια της ανάπτυξης και του σχηματισμού της και αν λάβουμε υπόψη ότι η ευρεία παραγωγή IC και διακριτών συσκευών που χρησιμοποιούν τεχνικές μικροηλεκτρονικής και τεχνολογικές διαδικασίες έχει ξεπεράσει τη γραμμή των 10-12 δισεκατομμυρίων μονάδων. ανά έτος, γίνεται σαφές ότι έχουμε να κάνουμε με την πιο μαζική σύγχρονη παραγωγή πολύ σύνθετων προϊόντων. Ταυτόχρονα, ο ρυθμός ανάπτυξης της μικροηλεκτρονικής είναι πέρα ​​από τον ανταγωνισμό με οποιονδήποτε άλλο κλάδο της σύγχρονης βιομηχανίας. Αυτό θα απαιτήσει τη χρήση νέων υλικών και των συνθέσεων τους, καθώς και νέων τεχνολογικών διαδικασιών και συνδυασμών τους.

Ήδη αυτή τη στιγμή, η ποικιλομορφία τους είναι πέρα ​​από τον ανταγωνισμό με οποιονδήποτε άλλο κλάδο της τεχνολογίας, επομένως είναι ιδιαίτερα σημαντικό να συστηματοποιούνται και να ταξινομούνται οι διαδικασίες χρησιμοποιώντας διάφορες αρχές που έχουν φυσική και χημική βάση.

2 Σύγχρονα προβλήματα και κατευθύνσεις ανάπτυξης της μικροηλεκτρονικής

Η κύρια τάση στην ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής είναι η αύξηση του βαθμού ολοκλήρωσης των μικροκυκλωμάτων. Σύμφωνα με την περίφημη πρόβλεψη που έγινε το 1965 και από τότε γνωστή ως νόμος του Moore, ο αριθμός των τρανζίστορ στους ταχύτερους επεξεργαστές διπλασιάζεται κάθε ενάμιση χρόνο. Φυσικά, αυτή η τάση δεν μπορεί να συνεχιστεί για πάντα, και από τη δεκαετία του '90 του 20ού αιώνα. Διάφοροι ειδικοί εκφράζουν περιοδικά την ιδέα ότι στην ανάπτυξή της, η μικροηλεκτρονική έχει πλησιάσει τόσο στο τεχνολογικό όριο αύξησης του μεγέθους των κρυστάλλων VLSI και UBIS όσο και στην περαιτέρω αύξηση της «πυκνότητας» της τοποθέτησης εξαρτημάτων σε ένα τσιπ. Μεταξύ των πολλών σχεδιαστικών και τεχνολογικών προβλημάτων που πρέπει να επιλυθούν στον σχεδιασμό και την παραγωγή μικροηλεκτρονικών προϊόντων, μπορούν να εντοπιστούν πέντε κύρια.

Στην πρώτη θέση βρίσκεται το πρόβλημα της μείωσης του μεγέθους των στοιχείων ολοκληρωμένου κυκλώματος. Ήδη τώρα, ο εξοπλισμός για την παραγωγή επεξεργαστών Intel Pentium 4, χρησιμοποιώντας ακτινοβολία με μήκος κύματος 248 nm στη διαδικασία λιθογραφίας, καθιστά δυνατή τη λήψη στοιχείων σε ένα τσιπ μεγέθους 130 nm. Σύμφωνα με τις προβλέψεις της Intel, στο εγγύς μέλλον θα είναι δυνατό να μειωθεί το μέγεθος ενός μεμονωμένου τρανζίστορ σε περίπου 30 nm, που είναι μόνο μερικές δεκάδες ατομικών στρωμάτων. Η Nikon Corporation ανακοίνωσε την επιτάχυνση του προγράμματος ανάπτυξης εξοπλισμού λιθογραφίας προβολής (Electron Projection Lithography - EPL) χρησιμοποιώντας πρότυπα διεργασιών 0,07 micron. Σήμερα, η EPL μπορεί να θεωρηθεί ως η πιο πιθανή τεχνολογία λιθογραφίας επόμενης γενιάς.

Οι ειδικοί συνδέουν περαιτέρω προοπτικές για την αύξηση της ανάλυσης της λιθογραφίας με τη χρήση μαλακής ακτινοβολίας ακτίνων Χ με μήκος κύματος ~1 nm κατά την έκθεση, καθώς και με διάφορες μεθόδους λιθογραφίας ηλεκτρονίων. Σε μία από τις παραλλαγές της μεθόδου ηλεκτρονικής λιθογραφίας, η τεχνολογία μάσκας αντίστασης δεν χρησιμοποιείται καθόλου, αλλά παρέχεται η άμεση δράση της δέσμης ηλεκτρονίων στο στρώμα του οξειδίου του πυριτίου. Αποδεικνύεται ότι οι εκτεθειμένες περιοχές χαράσσονται στη συνέχεια αρκετές φορές πιο γρήγορα από τις μη εκτεθειμένες περιοχές.

Προφανώς, το φυσικό όριο για την περαιτέρω ανάπτυξη της μικρομικρογραφίας των VLSI και UBIC θα τεθεί από τα φαινόμενα διατάραξης της δομής των υλικών έξω από τα παράθυρα σε φωτοανθεκτικά. Σε ένα πιο θεμελιώδες επίπεδο, μπορεί να οφείλεται σε περιορισμούς στην καθαρότητα των ημιαγωγών που χρησιμοποιούνται και στη στατιστική φύση της κατανομής των ελαττωμάτων και των ακαθαρσιών σε αυτούς. Με βάση την παρατηρούμενη τάση, το όριο αυτό μπορεί να επιτευχθεί γύρω στο 2015.

Στη δεύτερη θέση μεταξύ των πιεστικών προβλημάτων της μικροηλεκτρονικής είναι το πρόβλημα των εσωτερικών συνδέσεων. Ένας τεράστιος αριθμός στοιχείων μικροκυκλώματος που βρίσκονται στο υπόστρωμα πρέπει να εναλλάσσονται μεταξύ τους με τέτοιο τρόπο ώστε να διασφαλίζεται η αξιόπιστη και σωστή εκτέλεση ορισμένων λειτουργιών σε σήματα. Αυτό το ζήτημα επιλύεται χρησιμοποιώντας καλωδίωση πολλαπλών επιπέδων, όταν σχηματίζονται λογικές πύλες στο πρώτο (χαμηλότερο) επίπεδο, μεμονωμένοι ψηφιακοί κόμβοι όπως flip-flops στο δεύτερο επίπεδο, μεμονωμένα μπλοκ (για παράδειγμα, καταχωρητές) σχηματίζονται στο τρίτο επίπεδο, και στη συνέχεια σε αυξανόμενους βαθμούς λειτουργικής πολυπλοκότητας.

Στην τρίτη θέση βρίσκεται το πρόβλημα της απομάκρυνσης της θερμότητας. Η αύξηση του βαθμού ολοκλήρωσης συνήθως συνδέεται με μείωση τόσο του μεγέθους των ίδιων των στοιχείων όσο και των αποστάσεων μεταξύ τους, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της ειδικής ισχύος διασποράς. Σε φυσική λειτουργία (χωρίς πρόσθετη ψύκτρα), η επιτρεπόμενη απαγωγή ισχύος των σύγχρονων μικροκυκλωμάτων δεν υπερβαίνει τα 0,05 W/mm2, γεγονός που περιορίζει την πυκνότητα των στοιχείων στο υπόστρωμα. Για να ξεπεραστεί αυτός ο περιορισμός, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορες μέθοδοι: μείωση της τάσης τροφοδοσίας, χρήση micromode λειτουργίας τρανζίστορ, μετάβαση σε μια πιο οικονομική βάση στοιχείων (για παράδειγμα, μια συμπληρωματική δομή μετάλλου-μονωτή-ημιαγωγού - CMOS) και, τέλος, τεχνητή ψύξη . Ωστόσο, κάθε μία από αυτές τις μεθόδους έχει τις δικές της συγκεκριμένες δυσκολίες. Για παράδειγμα, μια μείωση της τάσης τροφοδοσίας οδηγεί αναπόφευκτα σε μείωση της ατρωσίας από το θόρυβο.

Τέταρτο στη λίστα είναι το πρόβλημα των ελαττωμάτων του υποστρώματος. Ο βαθμός ολοκλήρωσης μπορεί να αυξηθεί απλά αυξάνοντας την επιφάνεια του κρυστάλλου, αλλά αυτό αυξάνει αναλογικά την πιθανότητα ελαττωμάτων κρυσταλλικής δομής (κυρίως εξαρθρώσεις) να εισέλθουν στην περιοχή εργασίας, η παρουσία των οποίων στην επιφάνεια του υποστρώματος είναι αναπόφευκτη. έστω και μόνο για θερμοδυναμικούς λόγους. Ένα ελάττωμα στο υπόστρωμα μπορεί να οδηγήσει σε διαταραχές στη διαδικασία κατασκευής του μικροκυκλώματος και, κατά συνέπεια, σε ελαττώματα. Ο μόνος τρόπος για να λυθεί αυτό το πρόβλημα είναι η βελτίωση της τεχνολογίας κατασκευής του υποστρώματος.

Τελευταίο στη λίστα, αλλά ίσως το πρώτο σε σημασία, είναι το πρόβλημα του ελέγχου παραμέτρων. Είναι γνωστό ότι τα ηλεκτρονικά έχουν διεισδύσει κυριολεκτικά σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας. Τα αυτόματα συστήματα διαχειρίζονται σήμερα πολύπλοκες (και μερικές φορές δυνητικά επικίνδυνες) τεχνολογικές διαδικασίες, τεράστιες ροές κυκλοφορίας κ.λπ. Μια αποτυχία σε ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφικές συνέπειες. Υπό αυτές τις συνθήκες, τα προβλήματα αξιοπιστίας και ποιότητας του εξοπλισμού, άρα και ελέγχου των παραμέτρων των προϊόντων που παράγονται από τη βιομηχανία ηλεκτρονικών, αποκτούν ύψιστη σημασία. Λόγω της μεγάλης πολυπλοκότητας των λειτουργιών που εκτελούνται, ο αριθμός των εξόδων εξωτερικών πληροφοριών του σύγχρονου VLSI ποικίλλει από αρκετές δεκάδες έως διακόσιες έως τριακόσιες. Εάν λάβουμε για αξιολόγηση τον αριθμό των ακίδων πληροφοριών ίσο με 50 και λάβουμε υπόψη ότι το ψηφιακό σήμα σε καθένα από αυτά μπορεί να λάβει δύο τιμές ("0" ή "1"), τότε για να ελέγξουμε πλήρως τη σωστή λειτουργία μόνο ένα VLSI και μόνο σε στατική λειτουργία, θα απαιτηθούν 250 μετρήσεις. Με κάθε μέτρηση να διαρκεί 0,1 μs (με τυπικό ρυθμό δειγματοληψίας τρέχουσας τεχνολογίας 10 MHz), αυτή η διαδικασία θα διαρκέσει περισσότερα από δύο χρόνια. Οι παραπάνω εκτιμήσεις δείχνουν ότι για μια πραγματική οργάνωση ελέγχου, οι μετρήσεις πρέπει απαραίτητα να είναι επιλεκτικές. Επομένως, η προσεκτική ανάπτυξη της μεθοδολογίας δοκιμών (επιλογή ελεγχόμενων παραμέτρων, ανάπτυξη αποτελεσματικών αλγορίθμων δοκιμών, καθώς και ανάπτυξη κατάλληλου εξοπλισμού μέτρησης και λογισμικού) είναι ένα πολύ σημαντικό και πολύ περίπλοκο έργο.

Οι επί του παρόντος ταχέως αναπτυσσόμενες νανοτεχνολογίες που βασίζονται στη χρήση μικροσκοπίας σήραγγας έχουν ορισμένες προοπτικές. Το σώμα εργασίας της νανοτεχνολογικής εγκατάστασης είναι ένας ηλεκτρικός καθετήρας από υλικό καρβιδίου, το οποίο είναι ένα είδος βελόνας, το άκρο του οποίου «ακονίζεται» σε ατομικά μεγέθη χρησιμοποιώντας μεθόδους χάραξης ιόντων.

Η άκρη του καθετήρα βρίσκεται σε πολύ μικρή απόσταση (~m) από την επιφάνεια του γυαλισμένου αγώγιμου υποστρώματος και εφαρμόζεται κάποια τάση μεταξύ του υποστρώματος και του καθετήρα. Λόγω της μικρότητας του διακένου, ακόμη και σε πολύ χαμηλές τάσεις, η ένταση του πεδίου στο διάκενο μπορεί να φτάσει σε τεράστιες τιμές της τάξης των ... V/m, γεγονός που οδηγεί στην εμφάνιση ρεύματος σήραγγας. Με τη μέτρηση αυτού του ρεύματος σήραγγας, είναι δυνατό, χρησιμοποιώντας πιεζοηλεκτρικούς μετατροπείς, να διατηρηθεί το μέγεθος του διακένου με σφάλμα της τάξης του m. Στην περίπτωση αυτή, η διάμετρος της δέσμης ηλεκτρονίων της σήραγγας έχει τιμή ~m.

Αυξάνοντας την ενέργεια της δέσμης στο επίπεδο της ενέργειας των διατομικών δεσμών, είναι δυνατό να αποκοπεί ένα μόνο άτομο από το υπόστρωμα και, μετακινώντας το υπόστρωμα χρησιμοποιώντας πιεζοηλεκτρικούς χειριστές, να το μεταφέρει μαζί με τον ανιχνευτή σε μια νέα θέση. Μειώνοντας την ενέργεια της δέσμης, το άτομο μπορεί να αποτεθεί στο υπόστρωμα σε αυτή τη νέα θέση.

Με την εισαγωγή μορίων αερίου διεργασίας στην ενεργό περιοχή κάτω από τον ανιχνευτή, υπό συνθήκες απότομα ανομοιογενούς ηλεκτρικού πεδίου, είναι δυνατό να επιτευχθεί ο ιονισμός τους και, έχοντας συλλάβει το επιθυμητό ιόν από τον ανιχνευτή, να το αποθέσουμε στο υπόστρωμα στην επιθυμητή θέση. Έτσι, στο υπόστρωμα σχηματίζονται σημειακές ή γραμμικές δομές με χαρακτηριστικές διαστάσεις της τάξης του m. Με την πλήρωση της περιοχής εργασίας της εγκατάστασης με αέριο χάραξης, ξεκινούν χημικές αντιδράσεις που οδηγούν στην αφαίρεση μεμονωμένων αλυσίδων ατόμων από την επιφάνεια, η οποία καθιστά δυνατή τη δημιουργία αυλακώσεων βάθους νανομέτρων.

Οι νανοτεχνολογίες ανοίγουν πρακτικά απεριόριστες δυνατότητες για την κατασκευή τόσο επίπεδων όσο και ογκομετρικών δομών, οι οποίες καθιστούν δυνατή τη δημιουργία ηλεκτρονικών στοιχείων σε ένα υπόστρωμα με διαστάσεις της τάξης των ατομικών. Θεωρητικά, η απόδοση τέτοιων στοιχείων μπορεί να είναι της τάξης μεγέθους ή ακόμα και c, και ο υψηλότερος βαθμός ολοκλήρωσης νανοηλεκτρονικών δομών καθιστά δυνατή την εφαρμογή συσκευών αποθήκευσης με εξαιρετικά υψηλή πυκνότητα εγγραφής πληροφοριών της τάξης των 10 bit/, που είναι τρεις τάξεις μεγέθους μεγαλύτερο από τις δυνατότητες των σύγχρονων δίσκων λέιζερ.

Ωστόσο, η αύξηση του βαθμού ολοκλήρωσης περιορίζει απότομα το πεδίο εφαρμογής των κυκλωμάτων VLSI, καθώς γίνονται πολύ εξειδικευμένα και επομένως κατασκευάζονται σε περιορισμένες ποσότητες, κάτι που δεν είναι οικονομικά βιώσιμο. Η διέξοδος είναι η ανάπτυξη και παραγωγή βασικών κρυστάλλων μήτρας. Ένας τέτοιος κρύσταλλος περιέχει μεγάλο αριθμό πανομοιότυπων τοπολογικών κυττάρων που σχηματίζουν μια μήτρα. Κάθε κελί περιέχει έναν ορισμένο αριθμό μη συνδεδεμένων στοιχείων, επιλεγμένα με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούν να σχηματιστούν πολλά λειτουργικά στοιχεία από αυτά (flip-flop, ομάδα λογικών πυλών κ.λπ.). Εκτελώντας μεταλλική καλωδίωση εντός τοπολογικών κυψελών και συνδέοντάς τα μεταξύ τους, είναι δυνατό να αποκτηθούν ηλεκτρονικές μονάδες που είναι πολύ περίπλοκες στο σχεδιασμό και διαφέρουν ως προς τη λειτουργικότητα. Με βάση έναν βασικό κρύσταλλο μήτρας, ένας μεγάλος αριθμός τροποποιήσεων LSI μπορεί να πραγματοποιηθεί με την απλή αντικατάσταση των φωτομάσκας επιμετάλλωσης.

Οι δυνατότητες της μικροηλεκτρονικής κάθε άλλο παρά έχουν εξαντληθεί και το προβλεπόμενο όριο της ανάπτυξής της ως επιστημονικού και τεχνολογικού κλάδου ωθείται συνεχώς πίσω στο χρόνο. Ωστόσο, οι μακροπρόθεσμες προβλέψεις σε έναν τόσο δυναμικά αναπτυσσόμενο τομέα όπως η μικροηλεκτρονική είναι ένα άχαρο έργο. Και ακόμη κι αν επιτευχθεί ένα τέτοιο όριο, αυτό δεν σημαίνει ότι η πρόοδος στον τομέα των ηλεκτρονικών θα σταματήσει. Η τεχνολογία ημιαγωγών θα αντικατασταθεί από νέες τεχνολογίες που βασίζονται σε διαφορετικές φυσικές αρχές. Ίσως θα είναι λειτουργική ηλεκτρονική, οπτική, κβαντική ή, τέλος, βιοηλεκτρονική.

3 Ταξινόμηση μικροηλεκτρονικών προϊόντων

Η ταξινόμηση των μικροκυκλωμάτων μπορεί να πραγματοποιηθεί σύμφωνα με διάφορα κριτήρια. Όσον αφορά τη λειτουργική πολυπλοκότητα, ένα IC συνήθως χαρακτηρίζεται από το βαθμό ολοκλήρωσης, που υπολογίζεται συμβατικά από τον δέκατο λογάριθμο του αριθμού των στοιχείων και των εξαρτημάτων που περιέχονται στη συσκευασία μικροκυκλώματος. Με βάση αυτό το χαρακτηριστικό, διακρίνονται επί του παρόντος οκτώ βαθμοί ολοκλήρωσης:

πρώτος βαθμός - 1... 10 στοιχεία?

δεύτερος βαθμός - 10... στοιχεία?

τρίτου βαθμού - ... στοιχεία?

τέταρτος βαθμός - ... στοιχεία?

πέμπτος βαθμός - ... στοιχεία?

έκτος βαθμός - ... στοιχεία?

έβδομος βαθμός -...στοιχεία?

η όγδοη μοίρα είναι πάνω από τα στοιχεία. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα του πρώτου και του δεύτερου βαθμού ολοκλήρωσης ονομάζονται μικρά ολοκληρωμένα κυκλώματα (SIC). Στην αγγλόφωνη βιβλιογραφία ονομάζονται με τον όρο Integrated Circuit (1C). Συνήθως περιέχουν ένα ή περισσότερα ψηφιακά ή αναλογικά στοιχεία (λογικές πύλες, flip-flops, λειτουργικός ενισχυτής κ.λπ.). Ένα μεσαίο ολοκληρωμένο κύκλωμα (SIS ή MSI - Medium Scale Integration) είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα δεύτερου ή τρίτου βαθμού ολοκλήρωσης, που δεν περιέχει στοιχεία, αλλά λειτουργικές μονάδες της συσκευής (μητρώο, μετρητής, αποκωδικοποιητής κ.λπ.). Ένα μεγάλο ολοκληρωμένο κύκλωμα (LSI - Large Scale Integration) έχει τρίτο ή τέταρτο βαθμό ολοκλήρωσης και περιέχει μία ή περισσότερες λειτουργικά ολοκληρωμένες συσκευές ή μέρη τους. Το Very Large Scale Integration (VLSI ή VLSI) είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα του πέμπτου έως του έβδομου βαθμού ολοκλήρωσης. Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει, για παράδειγμα, τσιπ μικροελεγκτών, μνήμες μεγάλης χωρητικότητας κ.λπ. Τέλος, τα εξαιρετικά μεγάλα ολοκληρωμένα κυκλώματα (UBIS ή ULSI - Ultra Large Scale Integration) έχουν βαθμό ολοκλήρωσης μεγαλύτερο από επτά. Το VLSI και το UBIS περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, τους κεντρικούς μικροεπεξεργαστές των σύγχρονων υπολογιστών.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό που χαρακτηρίζει το επίπεδο της τεχνολογίας παραγωγής μικροκυκλωμάτων είναι η πυκνότητα συσκευασίας - ο αριθμός των στοιχείων που τοποθετούνται ανά μονάδα επιφάνειας του τσιπ.

Επί του παρόντος, για μικροκυκλώματα με χαμηλό βαθμό ολοκλήρωσης, αυτή η παράμετρος είναι της τάξης του ..., δηλ. Περίπου 100...1.000 στοιχεία χωράνε σε ένα τετραγωνικό χιλιοστό. Ταυτόχρονα, σε ορισμένες περιπτώσεις (για παράδειγμα, σε σύγχρονους μικροεπεξεργαστές), η πυκνότητα συσκευασίας μπορεί να φτάσει τιμές της τάξης των στοιχείων /.

Ανάλογα με τον τύπο των σημάτων που επεξεργάζονται, όλα τα ολοκληρωμένα κυκλώματα χωρίζονται σε αναλογικά και ψηφιακά. Τα αναλογικά ολοκληρωμένα κυκλώματα έχουν σχεδιαστεί για να μετατρέπουν και να επεξεργάζονται σήματα που ποικίλλουν σύμφωνα με το νόμο μιας συνεχούς λειτουργίας. Οι τομείς εφαρμογής τους είναι κυρίως ο εξοπλισμός τηλεόρασης και επικοινωνιών, καθώς και όργανα μέτρησης και συστήματα ελέγχου. Τα ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα έχουν σχεδιαστεί για να επεξεργάζονται σήματα που ποικίλλουν σύμφωνα με το νόμο μιας διακριτής, συνήθως δυαδικής, συνάρτησης. Χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ψηφιακών υπολογιστών, ψηφιακών μονάδων οργάνων μέτρησης, συστημάτων αυτόματου ελέγχου κ.λπ. Επί του παρόντος, υπάρχει μια τάση για ολοένα πιο διαδεδομένη και επιτυχημένη διείσδυση ψηφιακών μεθόδων (και επομένως μικροκυκλωμάτων) σε παραδοσιακά αναλογικές περιοχές. Ένα παράδειγμα είναι οι ψηφιακές μέθοδοι επεξεργασίας και εγγραφής ήχου, οι οποίες κατέστησαν δυνατή την απόκτηση ποιότητας που δεν είχε επιτευχθεί στο παρελθόν.

Με βάση τη δομή και τη βασική τεχνολογία κατασκευής τους, τα μικροκυκλώματα χωρίζονται σε δύο βασικά διαφορετικούς τύπους: ημιαγωγούς και φιλμ. Ένα ιδιαίτερο μείγμα αυτών των δύο τεχνολογιών καθιστά δυνατή την παραγωγή υβριδικών καθώς και συνδυασμένων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.

Η βάση της σύγχρονης μικροηλεκτρονικής αποτελείται από IC ημιαγωγών, τα στοιχεία των οποίων είναι κατασκευασμένα σε ένα λεπτό (1... 10 μm) στρώμα κοντά στην επιφάνεια ενός υποστρώματος ημιαγωγού, το ρόλο του οποίου παίζει ένας μονοκρύσταλλος πυριτίου 200 ... πάχος 300 µm. Ανάλογα με τον βαθμό ολοκλήρωσης, η περιοχή του υποστρώματος μπορεί να ποικίλλει σε πολύ μεγάλα όρια: από πολλές μονάδες έως 600...700."

Τα στοιχεία ενός μικροκυκλώματος φιλμ κατασκευάζονται με τη μορφή διαφόρων τύπων αγώγιμων και μη αγώγιμων μεμβρανών που εναποτίθενται σε ένα διηλεκτρικό (συνήθως γυάλινο ή κεραμικό) υπόστρωμα. Τα IC καθαρού φιλμ περιέχουν μόνο παθητικά στοιχεία (αντιστάσεις, πυκνωτές, μερικές φορές επαγωγικά στοιχεία), καθώς η τεχνολογία φιλμ δεν επιτρέπει την παραγωγή ενεργών στοιχείων (τρανζίστορ) στο υπόστρωμα, επομένως η χρήση IC φιλμ είναι περιορισμένη.

Το υβριδικό IC είναι ένα μικροκύκλωμα μεμβράνης στο οποίο, μετά την κατασκευή του, τοποθετούνται ειδικά κατασκευασμένες μη συσκευασμένες δίοδοι και τρανζίστορ με τη μορφή κρεμαστών στοιχείων.

Η βάση του συνδυασμένου μικροκυκλώματος είναι ένα IC ημιαγωγών με διαμορφωμένα ενεργά στοιχεία, πάνω στο οποίο, μετά τη μόνωση της επιφάνειας, εφαρμόζονται στοιχεία παθητικού φιλμ.

Κάθε τύπος IP έχει τη δική του ταξινόμηση, που καθορίζεται τόσο από τις φυσικές αρχές λειτουργίας όσο και από τα τεχνολογικά χαρακτηριστικά της παραγωγής.

4 Βασικές διατάξεις και αρχές της μικροηλεκτρονικής

Ένα χαρακτηριστικό των μικροηλεκτρονικών συσκευών είναι ο υψηλότερος βαθμός πολυπλοκότητας των λειτουργιών που εκτελούν. Για την επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων, δημιουργούνται κυκλώματα στα οποία ο αριθμός των εξαρτημάτων μπορεί να φτάσει τα 107... 108. Προφανώς, με τέτοιο αριθμό στοιχείων, είναι αδύνατο να εξασφαλιστούν οι σωστές συνδέσεις μεταξύ τους και η αξιόπιστη λειτουργία χειροκίνητα. Αυτό συνεπάγεται τη βασική απαίτηση για μέγιστη αυτοματοποίηση της παραγωγής μικροηλεκτρονικών προϊόντων.

Ένα θεμελιωδώς σημαντικό σημείο είναι ότι η μέθοδος ομαδικής παραγωγής χρησιμοποιείται στην κατασκευή μικροκυκλωμάτων. Η ουσία του έγκειται στο γεγονός ότι ένας μεγάλος αριθμός ολοκληρωμένων κυκλωμάτων κατασκευάζεται ταυτόχρονα σε μια γκοφρέτα από υλικό ημιαγωγών. Επιπλέον, εάν η τεχνολογική διαδικασία το επιτρέπει, πολλές δεκάδες τέτοιες πλάκες λειτουργούν ταυτόχρονα. Με την ολοκλήρωση του κύριου τεχνολογικού κύκλου, η γκοφρέτα κόβεται σε κρυστάλλους, καθένας από τους οποίους αντιπροσωπεύει ένα ξεχωριστό μικροκύκλωμα. Στο τελικό στάδιο, πραγματοποιείται η συσκευασία - τοποθέτηση του κρυστάλλου στη θήκη και σύνδεση των μαξιλαριών επαφής με τα καλώδια (πόδια) του ολοκληρωμένου κυκλώματος.

Η μέθοδος ομαδικής παραγωγής και η ανάγκη πραγματοποίησης μεγάλου αριθμού ηλεκτρικών συνδέσεων καθιστούν την επίπεδη (από το αγγλικό επίπεδο - αεροπλάνο) τεχνολογία κατασκευής μικροκυκλωμάτων βέλτιστη και χωρίς εναλλακτική. Στην περίπτωση αυτή, όλα τα στοιχεία και τα εξαρτήματά τους, καθώς και οι απαραίτητες συνδέσεις, σχηματίζονται σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα μέσω ενός επιπέδου.

Η ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής βασίζεται στη συνεχή περιπλοκή των λειτουργιών που εκτελούνται από τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό και στη διεύρυνση του φάσματος των εργασιών που επιλύονται με τη βοήθεια αυτού του εξοπλισμού. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι σε ένα ορισμένο στάδιο καθίσταται αδύνατη η επίλυση νέων προβλημάτων με βάση την παλιά βάση στοιχείων. Ως αποτέλεσμα της δουλειάς επιστημόνων, μηχανικών και τεχνολόγων, «γεννιούνται» όλο και περισσότερες ηλεκτρονικές συσκευές, με υψηλότερα χαρακτηριστικά σε σχέση με τους προκατόχους τους. Ταυτόχρονα, οι παράγοντες που διέπουν την αλλαγή στη βάση στοιχείων των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και συσκευών είναι η αξιοπιστία, το κόστος και η ισχύς, καθώς και οι συνολικές διαστάσεις και βάρος.

Οι παράγοντες που καθορίζουν την ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής μπορούν να χωριστούν σε τρεις ισοδύναμες πτυχές: φυσική, τεχνολογική και κυκλώματα. Η διακοπή της ανάπτυξης οποιασδήποτε από αυτές τις πτυχές θα επιβραδύνει αναπόφευκτα την πρόοδο στον τομέα της μικροηλεκτρονικής συνολικά.

2. Βασικές κατευθύνσεις ανάπτυξης ηλεκτρονικών

Η ηλεκτρονική είναι μια επιστήμη που μελετά τα φαινόμενα αλληλεπίδρασης ηλεκτρονίων και άλλων φορτισμένων σωματιδίων με ηλεκτρικά, μαγνητικά και ηλεκτρομαγνητικά πεδία, η οποία αποτελεί τη φυσική βάση για τη λειτουργία ηλεκτρονικών συσκευών και συσκευών (κενό, ημιαγωγοί με αέριο και άλλα) που χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση. , επεξεργασία και αποθήκευση πληροφοριών.

Καλύπτοντας ένα ευρύ φάσμα επιστημονικών, τεχνικών και βιομηχανικών προβλημάτων, η ηλεκτρονική βασίζεται σε προόδους σε διάφορους τομείς της γνώσης. Ταυτόχρονα, αφενός η ηλεκτρονική θέτει νέα καθήκοντα για τις άλλες επιστήμες και την παραγωγή, τονώνοντας την περαιτέρω ανάπτυξή τους και αφετέρου τις προμηθεύει με νέα ποιοτικά τεχνικά μέσα και ερευνητικές μεθόδους.

Οι κύριες κατευθύνσεις ανάπτυξης των ηλεκτρονικών είναι: τα ηλεκτρονικά κενού, στερεάς κατάστασης και κβαντικά ηλεκτρονικά.

Τα ηλεκτρονικά κενού είναι κλάδος της ηλεκτρονικής που περιλαμβάνει μελέτες της αλληλεπίδρασης των ελεύθερων ροών ηλεκτρονίων με τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία στο κενό, καθώς και μεθόδους για τη δημιουργία ηλεκτρονικών συσκευών και συσκευών στις οποίες χρησιμοποιείται αυτή η αλληλεπίδραση. Οι πιο σημαντικοί τομείς έρευνας στον τομέα των ηλεκτρονικών κενού περιλαμβάνουν: εκπομπή ηλεκτρονίων (ιδίως εκπομπή θερμικών και φωτοηλεκτρονίων). τη δημιουργία ροής ηλεκτρονίων ή/και ιόντων και τον έλεγχο αυτών των ροών· σχηματισμός ηλεκτρομαγνητικών πεδίων με χρήση συσκευών εισόδου και εξόδου ενέργειας. φυσική και τεχνολογία υψηλού κενού κ.λπ.

Οι κύριες κατευθύνσεις ανάπτυξης των ηλεκτρονικών κενού συνδέονται με τη δημιουργία ηλεκτρικών συσκευών κενού των ακόλουθων τύπων: σωλήνες ηλεκτρονίων (δίοδοι, τρίοδοι, τετρόδους κ.λπ.). Συσκευές ηλεκτροκενού υπερυψηλής συχνότητας (για παράδειγμα, μαγνητρόνια, κλυστρόνια, σωλήνες κινουμένων και οπισθοδρομικών κυμάτων). δέσμη ηλεκτρονίων και φωτοηλεκτρονικές συσκευές (π.χ. λυχνίες εικόνας, οπτικοί μετατροπείς ηλεκτρονίων, φωτοπολλαπλασιαστές). συσκευές εκκένωσης αερίου (για παράδειγμα, θυρατρόνια, δείκτες φόρτισης αερίου).

Τα ηλεκτρονικά στερεάς κατάστασης επιλύουν προβλήματα που σχετίζονται με τη μελέτη των ιδιοτήτων των υλικών στερεάς κατάστασης (ημιαγωγοί, διηλεκτρικά, μαγνητικά κ.λπ.), την επίδραση των ακαθαρσιών και των δομικών χαρακτηριστικών του υλικού σε αυτές τις ιδιότητες. μελέτη των ιδιοτήτων των επιφανειών και των διεπαφών μεταξύ στρωμάτων διαφόρων υλικών. δημιουργία περιοχών με διαφορετικούς τύπους αγωγιμότητας σε έναν κρύσταλλο χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους. δημιουργία ετεροσυνδέσεων και μονοκρυσταλλικών δομών. δημιουργία λειτουργικών συσκευών μεγεθών micron και submicron, καθώς και μεθόδων μέτρησης των παραμέτρων τους.

Οι κύριοι τομείς των ηλεκτρονικών στερεάς κατάστασης είναι: τα ηλεκτρονικά ημιαγωγών, που σχετίζονται με την ανάπτυξη διαφόρων τύπων συσκευών ημιαγωγών και η μικροηλεκτρονική, που σχετίζεται με την ανάπτυξη ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.

Η κβαντική ηλεκτρονική καλύπτει ένα ευρύ φάσμα θεμάτων που σχετίζονται με την ανάπτυξη μεθόδων και μέσων για την ενίσχυση και τη δημιουργία ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων με βάση την επίδραση της διεγερμένης εκπομπής ατόμων και μορίων. Οι κύριες κατευθύνσεις της κβαντικής ηλεκτρονικής: δημιουργία οπτικών κβαντικών γεννητριών (λέιζερ), κβαντικών ενισχυτών, μοριακών γεννητριών κ.λπ. Τα χαρακτηριστικά των κβαντικών ηλεκτρονικών συσκευών είναι τα ακόλουθα: υψηλή σταθερότητα της συχνότητας ταλάντωσης, χαμηλό επίπεδο εγγενούς θορύβου, υψηλή ισχύς στον παλμό ακτινοβολίας - που τους επιτρέπουν να χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία αποστάσεων υψηλής ακρίβειας, κβαντικών προτύπων συχνότητας, κβαντικών γυροσκόπιων, οπτικών πολυκαναλικών συστημάτων επικοινωνίας, επικοινωνιών στο βάθος, ιατρικού εξοπλισμού, εγγραφής και αναπαραγωγής ήχου λέιζερ κ.λπ. Ακόμη και μικροσκοπικοί δείκτες λέιζερ έχουν έχει δημιουργηθεί για ελάχιστη παρακολούθηση.

1 Προοπτικές για την ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής

Οι κύριες προσπάθειες των προγραμματιστών IC στοχεύουν στη βελτίωση των ήδη καθιερωμένων αρχών δημιουργίας IC και στη βελτίωση των ηλεκτρικών και λειτουργικών χαρακτηριστικών τους. Γίνονται εργασίες κυρίως προς την κατεύθυνση της αύξησης της ταχύτητας των κυκλωμάτων (μείωση της ενέργειας που καταναλώνεται από μια εξωτερική πηγή ανά μεταγωγή μιας λογικής συσκευής) και του βαθμού ολοκλήρωσής τους. Η λύση σε αυτά τα προβλήματα συνδέεται με τη βελτίωση της τεχνολογίας για την απόκτηση μικροηλεκτρονικών δομών των μικρότερων δυνατών μεγεθών.

Η περαιτέρω ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής συνδέεται με μια ριζικά νέα προσέγγιση, η οποία καθιστά δυνατή την υλοποίηση μιας συγκεκριμένης λειτουργίας υλικού χωρίς τη χρήση τυπικών βασικών στοιχείων, χρησιμοποιώντας διάφορα φυσικά εφέ σε ένα στερεό σώμα. Αυτή η κατεύθυνση ονομάζεται «λειτουργική μικροηλεκτρονική». Οπτικά φαινόμενα (οπτοηλεκτρονική), αλληλεπίδραση ηλεκτρονίων με ακουστικά κύματα σε στερεό σώμα (ακουστοηλεκτρονική), επιδράσεις σε νέα μαγνητικά υλικά (μαγνητοηλεκτρονική), ηλεκτρικές ανομοιογένειες σε ομογενείς ημιαγωγούς, φαινόμενο ψυχρής εκπομπής σε δομές φιλμ, φαινόμενα ζωντανής φύσης στο μοριακό επίπεδο (βιονική, βιοηλεκτρονική, ηλεκτρονικά neuristor).

Η μικροηλεκτρονική αλλάζει ραγδαία την καθημερινότητά μας. Μόλις πριν από 10-15 χρόνια ήταν δύσκολο να φανταστεί κανείς την εμφάνιση πολλών σύγχρονων ψηφιακών συσκευών. Μεταξύ των μη ειδικών, λίγοι κατανοούσαν τις προοπτικές και την ταχύτητα ανάπτυξης των τεχνολογικών καινοτομιών. Σήμερα, οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές έχουν αντικαταστήσει τις φωτογραφικές μηχανές με φιλμ, η τηλεφωνία IP έχει αντικαταστήσει τις ενσύρματες επικοινωνίες, οι πλοηγοί έχουν αντικαταστήσει τους οδικούς χάρτες και τα έντυπα γράμματα και τα βιβλία έχουν αντικατασταθεί από ηλεκτρονικά. Όλα αυτά έγιναν δυνατά χάρη στην ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής και στην πτώση των τιμών για τα τσιπ.

Η πρόοδος που επιτυγχάνεται σήμερα στη βιομηχανία ημιαγωγών μας επιτρέπει να εξερευνούμε όλο και περισσότερους νέους τομείς εφαρμογής. Νομίζω ότι σε άλλα δέκα χρόνια, αντί για προσωπικούς υπολογιστές, όλοι θα έχουν προσωπικούς ρομποτικούς βοηθούς που θα αναλαμβάνουν τις περισσότερες λειτουργίες ρουτίνας και σε 20 χρόνια θα δημιουργηθεί η εικονική πραγματικότητα και ένα άτομο θα μπορεί να πάει σε τρία διαστασιακό χώρο.

Γενικά, από την άποψη των τεχνικών διαδικασιών, η μικροηλεκτρονική είναι η κορυφή της υψηλής τεχνολογίας. Οι μικροηλεκτρονικές επιχειρήσεις είναι εξαιρετικά περίπλοκες και σήμερα καμία μεμονωμένη εταιρεία δεν είναι σε θέση να εγείρει και να λύσει ολόκληρο το στρώμα των προβλημάτων που αντιμετωπίζει η σύγχρονη μικροηλεκτρονική. Ως εκ τούτου, ένα ολόκληρο σύμπλεγμα εταιρειών έρευνας και παραγωγής, κέντρων Ε&Α και εργαστηρίων σχηματίζεται γύρω από την παραγωγή. Περιλαμβάνει εταιρείες που ασχολούνται με την ανάπτυξη, σύνθεση και παραγωγή νέων υλικών, κατασκευαστές εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας, εταιρείες που ειδικεύονται στο σχεδιασμό τσιπ και υψηλά καταρτισμένους αναλυτές, ειδικούς στη μελέτη της σύνθεσης και της δομής της ύλης. Δηλαδή, το μικροηλεκτρονικό cluster αποτελείται από εκατοντάδες εταιρείες υψηλής τεχνολογίας διαφόρων προφίλ.

Τα τελευταία χρόνια, η μικροηλεκτρονική στη Ρωσία αναπτύσσεται με μεγάλη επιτυχία. Η κατεύθυνσή μας περιλαμβάνεται στο ερευνητικό πρόγραμμα στο έργο Skolkovo· η επιστήμη των υπολογιστών ονομάζεται ένας από τους τομείς προτεραιότητας της υψηλής τεχνολογίας στη Ρωσία

Τώρα ο σχηματισμός ενός μικροηλεκτρονικού συμπλέγματος πραγματοποιείται στο Zelenograd ουσιαστικά από την αρχή. Το Zelenograd είναι το λίκνο της υψηλής τεχνολογίας. Αλλά κατά τη δύσκολη μεταβατική περίοδο μετά την κατάρρευση της χώρας, πολλά έλειψαν εδώ. Τώρα αυτό που συνήθως αποκαλούμε μικροηλεκτρονική είναι, στην πραγματικότητα, νανοηλεκτρονική. Μόνο χάρη σε μεγάλες επενδύσεις που χρησιμοποιούν εργαλεία συνεργασίας δημόσιου και ιδιωτικού τομέα και στοχευμένες εργασίες εκσυγχρονισμού τα τελευταία 5 χρόνια, η Micron κατάφερε να μειώσει το τεχνολογικό χάσμα από την κορυφαία αιχμή της παγκόσμιας μικροηλεκτρονικής σε 2-3 τεχνολογικές γενιές. εκτόξευση παραγωγής σε επίπεδο 90 νανόμετρων.

Υπάρχουν μικρότερα μικροκυκλώματα στον κόσμο - έως και 32 νανόμετρα, χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ισχυρών μικροεπεξεργαστών και κυψελών μνήμης. Αλλά είναι το τοπολογικό επίπεδο των 90 nm που έχει τη μεγαλύτερη ζήτηση σε ηλεκτρονικά είδη αυτοκινήτων και βιομηχανιών, ηλεκτρονικά έγγραφα, τραπεζικές και έξυπνες κάρτες. Μαζί με την τοπολογία των 65 nm, αυτό είναι το πιο χρησιμοποιούμενο τεχνολογικό πρότυπο στον κόσμο.

Με τη μεταφορά της τεχνολογίας για την παραγωγή τσιπ με τοπολογικά πρότυπα 180-90 nm στο Zelenograd, ξεκίνησε ο σχηματισμός ενός οικοσυστήματος ενός σύγχρονου μικροηλεκτρονικού συμπλέγματος. Εργαζόμαστε τώρα για να προσελκύσουμε όσο το δυνατόν περισσότερους εταίρους εδώ στη Ρωσία για συνεργασία σε διάφορους τομείς. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, η δημιουργία μιας θέσης εργασίας σε ένα εργοστάσιο μικροηλεκτρονικών οδηγεί στην εμφάνιση 10-12 νέων θέσεων εργασίας για ειδικευμένους ειδικούς σε συναφείς κλάδους. Για παράδειγμα, οι αναλυτικές δοκιμές που έγιναν στη Γερμανία μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο MIET, η γαλλική κατασκευάστρια εταιρεία AirLiquide κατασκευάζει έναν σταθμό παραγωγής αερίου στο Zelenograd.

Αναπτύσσουμε συνδέσεις με κέντρα σχεδιασμού στη Ρωσία και στο εξωτερικό και στο μέλλον σκοπεύουμε να παραγγείλουμε φωτογραφικές μάσκες για λιθογραφία στη Ρωσία (αυτό είναι ένα βασικό στάδιο στη μικροηλεκτρονική παραγωγή). Οι συνδέσεις με την επιστήμη αποκαθίστανται επίσης - τα ακαδημαϊκά ινστιτούτα αναλαμβάνουν αυτή ή την άλλη έρευνα, εργάζονται σε νέα υλικά και μοντέλα. Συγκεκριμένα, συνεργαζόμαστε με το Ινστιτούτο Φυσικής και Τεχνολογίας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, με το Ινστιτούτο Φυσικής Ημιαγωγών του Παραρτήματος της Σιβηρίας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών και τώρα συνδέουμε άλλα ινστιτούτα, καθώς η σφαίρα είναι μεγάλη και πλατιά. Η ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής μας επιτρέπει να δούμε αισιόδοξα το μέλλον των ρωσικών υψηλών τεχνολογιών. Το παγκόσμιο πρόβλημα σήμερα είναι η έλλειψη εγχώριας ζήτησης για τα προϊόντα του κλάδου. Η επιχείρηση είναι επιχείρηση και χωρίς απόσβεση έργων, η βιομηχανία ημιαγωγών, η οποία απαιτεί συνεχείς μεγάλες οικονομικές ενέσεις, δεν μπορεί να αναπτυχθεί.

Το παράδειγμα άλλων χωρών, η ιστορία της ανάπτυξης της μικροηλεκτρονικής σε περιοχές όπως η Κίνα, η Νότια Κορέα, η Γερμανία, η Γαλλία - και σήμερα αυτοί είναι οι κορυφαίοι κατασκευαστές ημιαγωγών στον κόσμο - δείχνει ότι, πρώτα απ 'όλα, η ζήτηση για προϊόντα μικροηλεκτρονικής είναι που σχηματίζεται από το ίδιο το κράτος. Συμπεριλαμβανομένης της εισαγωγής διαφόρων προτύπων. Για παράδειγμα, το κράτος μπορεί να υποχρεώσει τους κατασκευαστές να τοποθετούν τσιπ κατά της παραχάραξης σε όλα τα φαρμακευτικά προϊόντα, τα αλκοολούχα ποτά και τα ταχυδρομικά αντικείμενα. Τώρα σε κρατικό επίπεδο υπάρχει μια διαδικασία μετάβασης στα ηλεκτρονικά έγγραφα διαβατηρίων και βίζας, εισάγεται η ενημέρωση, μια καθολική ηλεκτρονική κάρτα και η ηλεκτρονική διακυβέρνηση. Όλες αυτές οι καινοτομίες βασίζονται σε τσιπ που αποθηκεύουν κρυπτογραφημένες πληροφορίες και διασφαλίζουν την εθνική ασφάλεια. Σε τελική ανάλυση, ένα τσιπ που παράγεται από έναν ξένο συνεργάτη και περιλαμβάνει εξαρτήματα από ένα πλήθος διαφορετικών προμηθευτών δεν μπορεί τελικά να εγγυηθεί πλήρη προστασία από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση και πλήρη ασφάλεια των κλειδιών. Ως εκ τούτου, η κυβέρνηση έχει την εξουσία να ρυθμίζει τη χρήση οικιακών μικροκυκλωμάτων για την υλοποίηση καινοτόμων έργων.

Οι ιστορίες επιτυχίας της βιομηχανίας μικροηλεκτρονικών στη Νοτιοανατολική Ασία και την Ευρώπη βασίζονται σε σημαντική παγκόσμια υποστήριξη από τις εθνικές κυβερνήσεις που σχετίζονται με τα τελωνεία, τη ρύθμιση των δασμών και τις υπηρεσίες εγγύησης. Η μικροηλεκτρονική διαμορφώνει περιουσιακά στοιχεία που παραμένουν στη χώρα και αποτελούν τον πνευματικό της πλούτο.

φιλμ μικροηλεκτρονικών υπολογιστών

2.2 Νέα ταχέως αναπτυσσόμενη τεχνολογία

Η μικροηλεκτρονική κατέχει μια από τις σημαντικότερες θέσεις στις οικονομίες των ανεπτυγμένων χωρών του κόσμου. Το επίπεδο των βιομηχανικών και οικιακών προϊόντων καθορίζεται από την ποιότητα των τεχνολογιών μικροηλεκτρονικής. Κάθε δολάριο που επενδύεται στη μικροηλεκτρονική, με ικανές και διορατικές πολιτικές, αποφέρει κέρδη έως και 100 $ και δημιουργεί τρεις φορές περισσότερες θέσεις εργασίας από άλλους τομείς της βιομηχανίας.

Σε πολλές χώρες σε όλο τον κόσμο, η ανάπτυξη της εγχώριας βιομηχανίας ηλεκτρονικών θεωρείται ως ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για την ενίσχυση ολόκληρης της βιομηχανίας και την είσοδο στην παγκόσμια αγορά. Η ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής επιταχύνεται με την πάροδο του χρόνου, με την αυξανόμενη πολυπλοκότητα των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και ηλεκτρονικών συστημάτων, και είναι παγκόσμιας φύσης - με την έννοια ότι επηρεάζει όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας και της κοινωνίας. Τα σύγχρονα συστήματα πληροφοριών βασίζονται στο 70% της αξίας τους σε προϊόντα μικροηλεκτρονικής, ιδίως σε εξοπλισμό επικοινωνιών - 60%. Το κόστος ενός τέτοιου προϊόντος ως πολιτικού αεροσκάφους αποτελείται από το 50% του κόστους του ηλεκτρονικού εξοπλισμού και το 70% ενός στρατιωτικού αεροσκάφους.

Στη στρατιωτική σφαίρα, τα ηλεκτρονικά συστήματα καθοδήγησης υψηλής ακρίβειας και τα αερομεταφερόμενα συστήματα παράδοσης έχουν αλλάξει ριζικά τη στρατηγική και τις τακτικές των στρατιωτικών επιχειρήσεων, όπως φάνηκε ξεκάθαρα στους πολέμους της τελευταίας δεκαετίας. Σε τέτοιες συνθήκες, μόνο λίγες χώρες που διαθέτουν εξίσου εξελιγμένα όπλα, η βάση των οποίων είναι τα ηλεκτρονικά συστήματα, μπορούν να αντισταθούν στον επιτιθέμενο υπό τέτοιες συνθήκες.

Για να διασφαλιστεί η ασφάλεια, αυτά τα οπλικά συστήματα πρέπει να βασίζονται σε ηλεκτρονικά εξαρτήματα που έχουν αναπτυχθεί εγχώρια, καθώς η ασφάλεια πληροφοριών προϋποθέτει ότι οποιοδήποτε μέρος του στρατιωτικού εξοπλισμού πρέπει να είναι εντελώς ανεξάρτητο από ξένα εξαρτήματα. Τι έχουμε όμως στην πραγματικότητα; Τα τελευταία είκοσι χρόνια, η ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής στη Ρωσική Ομοσπονδία έχει ουσιαστικά σταματήσει. Ως αποτέλεσμα, το μερίδιο των εισαγόμενων μικροηλεκτρονικών εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται στη Ρωσία αυξήθηκε στο 90 τοις εκατό και σε ορισμένους τομείς - έως και 100 τοις εκατό. Συγκεκριμένα, έως και το 70 τοις εκατό των εισαγόμενων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων χρησιμοποιούνται στις τελευταίες εξελίξεις στρατιωτικού εξοπλισμού. Τα ρωσικά κέντρα σχεδιασμού συστημάτων σε τσιπ αναπτύσσουν συσκευές που χρησιμοποιούν σύγχρονες τεχνολογίες και με ιδιαίτερα υψηλή ειδική αντοχή, που είναι απαραίτητη για οπλικά συστήματα, αλλά ταυτόχρονα παραγγέλνουν αυτές τις συσκευές από ξένα εργοστάσια, αφού απλά δεν έχουμε εργοστάσια με τέτοια τεχνολογικά κύκλους. Εν τω μεταξύ, η αμυντική ικανότητα μιας χώρας στον σύγχρονο κόσμο καθορίζεται ακριβώς από το είδος των ηλεκτρονικών που διαθέτει.

Η βιομηχανία ηλεκτρονικών είναι ένας από τους πιο κερδοφόρους τομείς της οικονομίας. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς των αναλυτών, η παγκόσμια μέση περίοδος απόσβεσης για επενδύσεις στη μικροηλεκτρονική δεν υπερβαίνει τα 2-3 χρόνια. Ένα κιλό προϊόντων μικροηλεκτρονικής κοστίζει όσο 100 ή περισσότεροι τόνοι πετρελαίου. Χάρη σε αυτό, οι ετήσιες πωλήσεις μόνο ενός κατασκευαστή κινητών τηλεφώνων - της Nokia - είναι αρκετά συγκρίσιμες σε αξία με τον ετήσιο όγκο των ρωσικών εξαγωγών πετρελαίου. Γι' αυτό όλες οι κάπως ανεπτυγμένες χώρες αγωνίζονται απεγνωσμένα για μια θέση στην ηλεκτρονική αγορά.

Δεν έχοντας ούτε πρώτες ύλες, ούτε δικούς της ενεργειακούς πόρους, ούτε καν προσωπικό, η Νότια Κορέα κατάφερε να δημιουργήσει μια ανεπτυγμένη παραγωγή σε μόλις 30 - 40 χρόνια και να μετατραπεί στην κορυφαία βιομηχανική και ηλεκτρονική δύναμη στον κόσμο. Εν τω μεταξύ, πίσω στη δεκαετία του '60, ο πληθυσμός της μόλις έμαθε ανάγνωση και γραφή και το πιο προηγμένο προϊόν που παρήγαγε η κορεάτικη μηχανική ήταν το ποδήλατο. Το άλμα της Σιγκαπούρης είναι ακόμα πιο φανταστικό. Κάποτε ένα αποικιακό λιμάνι με έδαφος σημαντικά κατώτερο από το έδαφος της Μόσχας και με πληθυσμό 4,2 εκατομμυρίων ανθρώπων, την ίδια δεκαετία του '60 έβγαζε χρήματα από την επανεξαγωγή ξένων αγαθών, στα τέλη της χιλιετίας έγινε παγκόσμια καινοτομία κέντρο. Ταυτόχρονα, όσον αφορά τον όγκο των εξαγωγών, η Σιγκαπούρη το 2000 ξεπέρασε τη Βραζιλία, την Αυστραλία και τη Ρωσία με το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και τον χάλυβα.

Και είναι περίεργο αν το μερίδιο της Ρωσίας στην παγκόσμια αγορά προϊόντων υψηλής τεχνολογίας δεν υπερβαίνει το 0,3 τοις εκατό; Είναι ξεκάθαρο ότι δεν την περιμένει κανείς εδώ. Οι ανταγωνιστές σπρώχνουν ο ένας τον άλλον με τους αγκώνες τους. Και δεν είναι καν αυτό το κύριο πράγμα. Το κυριότερο είναι ότι δεν έχουμε τίποτα να προσφέρουμε. Και αυτός είναι ο λόγος που στη δομή των εξαγωγών μας δεν υπάρχουν ηλεκτρονικά προϊόντα, προϊόντα λογισμικού, ιατρικός εξοπλισμός, εξοπλισμός ήχου και εικόνας. Και αν η χώρα εξακολουθεί να είναι παρούσα σε ορισμένα τμήματα της αγοράς, είναι μόνο χάρη στις προηγμένες εξελίξεις της σοβιετικής εποχής. Αλλά επίσης γίνονται γρήγορα ξεπερασμένα.

Αυτή τη στιγμή, σε σύγκριση με ορισμένες ανεπτυγμένες χώρες, τα επιτεύγματα της εγχώριας μικροηλεκτρονικής είναι αμελητέα. Για να φτάσουμε πιο κοντά στο επίπεδο της ΕΕ, πρέπει να κάνουμε ένα τεράστιο ποσό κεφαλαίων. Χώρες όπως η Γερμανία, η Γαλλία, η Αγγλία και άλλες έχουν κάνει ένα τεράστιο άλμα προς τα εμπρός στον τομέα της μικροηλεκτρονικής, κάτι που δεν μπορεί να ειπωθεί για τη Ρωσική Ομοσπονδία. Τα αφεντικά της Μόσχας δηλώνουν ότι η ρωσική βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών πρόκειται να γίνει ανεξάρτητη από ξένα εξαρτήματα και ότι θα παράγουν συσκευές σύμφωνα με τοπολογικά πρότυπα 0,18 microns, 0,13 microns, 0,09 microns, κ.λπ. Αυτό συνεπάγεται έως δύο εργοστάσια, όταν και οι δύο χώρες έχουν Οι προηγμένες τεχνολογίες έχουν σημαντικά περισσότερες γραμμές παραγωγής. Αλλά αυτή τη στιγμή, μπορούμε να πούμε με βεβαιότητα ότι αυτά τα εργοστάσια δεν λειτουργούν με πλήρη δυναμικότητα και ότι τα ρωσικά κέντρα σχεδιασμού πρέπει να παραγγείλουν συσκευές από ξένα εργοστάσια, καθώς η εφαρμογή συσκευών που χρησιμοποιούν τεχνολογία βαθιάς υπομικρών στη Ρωσική Ομοσπονδία είναι αδύνατη.

Η δημιουργία ρωσικής στρατιωτικής και πολιτικής παραγωγής στον τομέα της μικροηλεκτρονικής είναι ζωτικής σημασίας και δυνατή, αλλά μόνο με ισχυρή κρατική οικονομική και οργανωτική υποστήριξη και εγγυημένους όγκους πωλήσεων. Οι ταχέως αναπτυσσόμενες χώρες μπορούν να επωφεληθούν από τις τεράστιες ευκαιρίες που προσφέρουν οι νέες τεχνολογίες για να βελτιώσουν τα εκπαιδευτικά τους συστήματα, να εισέλθουν στις περιφερειακές αγορές και να ανταγωνιστούν παγκοσμίως.

Η νέα, «γενιά τεχνολογίας» χρειάζεται δεξιότητες, τεχνολογία και δίκτυα για να είναι παραγωγική και παιχνιδιάρικη. Χρησιμοποιούν ενεργά εργαλεία ομαδικής συνεργασίας και εφαρμογές ψυχαγωγίας όπως το Facebook.

συμπέρασμα

Με βάση τα προαναφερθέντα, θα πρέπει να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής στη Ρωσία είναι απαραίτητη και δυνατή, αλλά δυνατή μόνο με κρατική οικονομική και οργανωτική υποστήριξη και εγγυημένους όγκους αγορών πωλήσεων.

Πρέπει να σημειωθεί ότι σε αυτή την περίπτωση δύο εργασίες αποδεικνύονται αλληλένδετες. Η ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής απαιτεί κρατικές εγγυήσεις και υποστήριξη για την ανάπτυξη και παραγωγή μικροκυκλωμάτων για ηλεκτρονικά έγγραφα, συστήματα πληροφοριών κυβερνητικών υπηρεσιών, εξοπλισμό πλοήγησης, βιομηχανικά ηλεκτρονικά, στρατιωτικό και ειδικό εξοπλισμό. Ταυτόχρονα, για να διασφαλιστεί η ασφάλεια πληροφοριών όλων αυτών των ηλεκτρονικών συστημάτων, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο οικιακά μικροκυκλώματα και, ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να αναπτυχθεί η μικροηλεκτρονική παραγωγή στη Ρωσία.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η διασφάλιση της επίλυσης αυτών των περίπλοκων κρατικών προβλημάτων απαιτεί τη δημιουργία και ανάπτυξη μιας στέρεης τεχνολογικής και παραγωγικής βάσης για την παραγωγή μιας εγχώριας σύγχρονης βάσης ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, το τεχνικό επίπεδο της οποίας καθορίζει την ικανότητα του κράτους να επιλύει προβλήματα τεχνολογικής και πληροφορικής. και οικονομική ασφάλεια.

Δυστυχώς, η Ρωσία δεν εντάχθηκε εγκαίρως στο παγκόσμιο σύστημα ανάπτυξης μικροηλεκτρονικών και η τεχνολογική κρίση της δεκαετίας του '90, όταν ουσιαστικά διακόπηκε το σύστημα κρατικής υποστήριξης για τη βιομηχανία ηλεκτρονικών, είχε αρνητικό αντίκτυπο στο επίπεδο ανάπτυξης των ηλεκτρονικών παραγωγή εξοπλισμού.

Η μικροηλεκτρονική αλλάζει ραγδαία την καθημερινότητά μας. Από 10-15 χρόνια πριν ήταν δύσκολο να φανταστεί κανείς την εμφάνιση πολλών σύγχρονων ψηφιακών συσκευών. Μεταξύ των μη ειδικών, λίγοι κατανοούσαν τις προοπτικές και την ταχύτητα ανάπτυξης των τεχνολογικών καινοτομιών. Σήμερα, οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές έχουν αντικαταστήσει τις φωτογραφικές μηχανές με φιλμ, η τηλεφωνία IP έχει αντικαταστήσει τις ενσύρματες επικοινωνίες, οι πλοηγοί έχουν αντικαταστήσει τους οδικούς χάρτες και τα έντυπα γράμματα και τα βιβλία έχουν αντικατασταθεί από ηλεκτρονικά. Όλα αυτά έγιναν δυνατά χάρη στην ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής.

Επιπλέον, στη διαδικασία ανάπτυξης της μικροηλεκτρονικής, αναπτύχθηκαν πολλά συγκεκριμένα στοιχεία που όχι μόνο δεν έχουν ανάλογα στα συμβατικά κυκλώματα τρανζίστορ, αλλά και δεν μπορούν καν να προσομοιωθούν σε διακριτά εξαρτήματα.

Οι κύριοι στόχοι της μικροηλεκτρονικής τεχνολογίας είναι οι εξής: δημιουργία σε ελάχιστο όγκο (στερεό σώμα ή στην επιφάνειά του) μέγιστου αριθμού αυστηρά καθορισμένων περιοχών με δεδομένη γεωμετρία, σύνθεση, δομή και, κατά συνέπεια, ιδιότητες ικανές να εκτελούν ορισμένες λειτουργίες στοιχεία ή ισοδύναμα στοιχεία ηλεκτρονικών κυκλωμάτων με πληροφορίες μετατροπής υψηλής σταθερότητας, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και υψηλή αξιοπιστία επαναλαμβανόμενης επανάληψης όλων των εργασιών που έχουν ανατεθεί σε αυτό το IS. Ταυτόχρονα, δίνεται προσοχή στην αύξηση της κερδοφορίας με ταυτόχρονη μείωση της κατανάλωσης υλικών, στην απλότητα και πολυπλοκότητα της τεχνολογικής παραγωγής, στη μέγιστη απόδοση των χρησιμοποιήσιμων προϊόντων με ελάχιστη χρήση χειρωνακτικής εργασίας. Μόνο ο μέγιστος αυτοματισμός μπορεί να εξασφαλίσει την περαιτέρω ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής. Επί του παρόντος, η τεχνολογία της μικροηλεκτρονικής έχει ήδη περάσει τα κύρια στάδια της ανάπτυξης και του σχηματισμού της και αν λάβουμε υπόψη ότι η ευρεία παραγωγή IC και διακριτών συσκευών που χρησιμοποιούν τεχνικές μικροηλεκτρονικής και τεχνολογικές διαδικασίες έχει ξεπεράσει τη γραμμή των 10-12 δισεκατομμυρίων μονάδων. ανά έτος, γίνεται σαφές ότι έχουμε να κάνουμε με την πιο μαζική σύγχρονη παραγωγή πολύ σύνθετων προϊόντων. Ταυτόχρονα, ο ρυθμός ανάπτυξης της μικροηλεκτρονικής είναι πέρα ​​από τον ανταγωνισμό με οποιονδήποτε άλλο κλάδο της σύγχρονης βιομηχανίας. Αυτό θα απαιτήσει τη χρήση νέων υλικών και των συνθέσεων τους, καθώς και νέων τεχνολογικών διαδικασιών και συνδυασμών τους. Ήδη αυτή τη στιγμή, η ποικιλομορφία τους είναι πέρα ​​από τον ανταγωνισμό με οποιονδήποτε άλλο κλάδο της τεχνολογίας, επομένως είναι ιδιαίτερα σημαντικό να συστηματοποιούνται και να ταξινομούνται οι διαδικασίες χρησιμοποιώντας διάφορες αρχές που έχουν φυσική και χημική βάση.

Όλα αυτά μας επιτρέπουν να συμπεράνουμε ότι η μικροηλεκτρονική, ως το επόμενο ιστορικό στάδιο στην ανάπτυξη της ηλεκτρονικής, χαρακτηρίζεται από την οργανική ενότητα φυσικών, σχεδιαστικών και τεχνολογικών πτυχών του κυκλώματος.

Βιβλιογραφία

1. Avaev N.A., Shishkin G.G. Ηλεκτρονικές συσκευές: Εγχειρίδιο για πανεπιστήμια / Εκδ. καθ. G.G. Shishkina. - Μ.: Εκδοτικός Οίκος MAI, 2006.

Lachin V.I., Savelov N.S. Ηλεκτρονικά: Σχολικό βιβλίο. - Rostov-n/D.: Εκδοτικός Οίκος Phoenix, 2005.

Stepanenko I.P. Βασικές αρχές της μικροηλεκτρονικής: Εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. - Μ: Εργαστήριο Βασικής Γνώσης, 2001

Ηλεκτρονικές, κβαντικές συσκευές και μικροηλεκτρονική: Εγχειρίδιο για πανεπιστήμια / Yu.A. Bobrovsky, S.A. Kornilov, I.A. Kratirov και άλλοι. Εκδ. καθ. N.D. Fedorova. - Μ.: Ραδιόφωνο και επικοινωνίες, 2008.

Aleksenko A.G. Βασικές αρχές της τεχνολογίας μικροκυκλωμάτων. - M.: UNIMEDIASTYLE, 2007. 6. Zherebtsov I. P. Fundamentals of Electronics - L.: Energoatomizdat, 1990.

Avaev N.A., Naumov Yu.E., Frolkin V.T. Βασικές αρχές της μικροηλεκτρονικής. - Μ.: Ραδιόφωνο και επικοινωνίες, 1991. - 288 σελ.

Efimov I.E., Kozyr I.Ya., Gorbunov Yu.I. Μικροηλεκτρονική. Φυσικές και τεχνολογικές βάσεις, αξιοπιστία. - Μ.: Ανώτατο Σχολείο, 2006. - 464 σελ.

Efimov I.E., Gorbunov Yu.I., Kozyr I.Ya. Μικροηλεκτρονική. Σχεδιασμός, τύποι μικροκυκλωμάτων, λειτουργικά ηλεκτρονικά. - Μ.: Ανώτατο Σχολείο, 2007. - 416 σελ.

Είναι γενικά αποδεκτό ότι το "Rashka is bast" και δεν παράγει τη δική του μικροηλεκτρονική. Ωστόσο, δεν είναι. Επί του παρόντος, οι επεξεργαστές μπορούν να θεωρηθούν Ρώσοι και επεξεργαστή . Ωστόσο, και οι δύο επεξεργαστές παράγονται στην Ταϊβάν και στη Ρωσία έχουν σχεδιαστεί μόνο. Μέχρι στιγμής, είναι ακριβό η παραγωγή επεξεργαστών στη Ρωσία.

Και σε ποιο βαθμό πρέπει να παράγονται επεξεργαστές στη Ρωσία και γιατί, θα απαντήσει " " Μίλησε με πολύ δομημένο και επαγγελματικό τρόπο για την τρέχουσα κατάσταση της μικροηλεκτρονικής. Για όσους θέλουν να μάθουν λεπτομερέστερες απαντήσεις, υπάρχουν σύνδεσμοι για όλες τις ερωτήσεις σε όλο το κείμενο.

1. Μπορείτε να μας πείτε για την εμπειρία σας (τρέχουσες δραστηριότητες, πτυχία, εμπειρία).

Εμπειρία - παράλληλος προγραμματισμός, λειτουργικά συστήματα, μεταγλωττιστές, μοντελοποίηση φυσικών διεργασιών, ιατρική πληροφορική, μηχανική λογισμικού, σχεδιασμός και αρχιτεκτονική κατανεμημένων συστημάτων πληροφορικής, διαχείριση έργων, ανάλυση συστημάτων και συμβουλευτική, διδασκαλία.
Πολλοί φίλοι από το alma mater (MIPT) με εξειδίκευση στη μικροηλεκτρονική.

2. Επί του παρόντος στη Ρωσία η παραγωγή επεξεργαστών οργανώνεται χρησιμοποιώντας ποια τεχνολογία; 10 nm, 28 nm, 60 nm, 90 nm;

Η βιομηχανική παραγωγή 90 nm έχει κατακτηθεί. Έχουμε κατακτήσει τα 65 nm, αλλά δεν είμαστε ακόμη έτοιμοι για μαζική παραγωγή.

3. Τι σας εμπόδισε να ολοκληρώσετε έργα για την παραγωγή επεξεργαστών με τεχνολογία 60 nm;

Ασταθής και χαμηλή χρηματοδότηση. Οργανωτική και ιδιοκτησιακή σύγχυση. Όχι πολύ γρήγορη προετοιμασία και εκπαίδευση του προσωπικού από δυτικούς κατασκευαστές διαφόρων τύπων εξοπλισμού γραμμής παραγωγής.

4. Ποιοι επεξεργαστές μπορούν να θεωρηθούν Ρώσοι;

Τώρα? Ακριβώς εντελώς «ρώσοι» μικροεπεξεργαστές όλων των τύπων, ξεκινώντας από την ανεξάρτητη παραγωγή εξαιρετικά καθαρών πλακών, μασκών, θηκών; Τα ονόματα αυτών είναι απίθανο να είναι γνωστά. Μερικά FPGA 5576ХС4Т, 5576ХС3Т, (NIISI), ,(NIISI), κάτι από τα προϊόντα του Λευκορωσικού (διαβάστε Σοβιετική) "Integral" (800 nm), μικροεπεξεργαστών και μικροελεγκτών από (κατάλογος μικροκυκλωμάτων ειδικής χρήσης MOP 44 001.01-21).

Το 2015, το Υπουργείο Βιομηχανίας και Εμπορίου ανέπτυξε ένα σχέδιο κυβερνητικού διατάγματος που περιγράφει τα κριτήρια για τα ολοκληρωμένα κυκλώματα ρωσικής κατασκευής σε δύο επίπεδα. Το πρώτο αφορά την παραγωγή ραδιοηλεκτρονικών ειδών από φορολογικούς κατοίκους της Ρωσικής Ομοσπονδίας, περισσότερο από το 50% των οποίων ανήκει στο ρωσικό κράτος ή σε πολίτες χωρίς διπλή υπηκοότητα. Οι κατασκευαστές πρέπει να έχουν δικαιώματα στην τεκμηρίωση σχεδιασμού και δεν μπορούν να χρησιμοποιούν έτοιμες λύσεις κυκλωμάτων ξένης προέλευσης.

Το δεύτερο επίπεδο, με επιφυλάξεις, επέτρεψε τη συμμετοχή εταίρων εκτός Ρωσίας στην παραγωγή εξαρτημάτων. Οι πιο αυστηρές απαιτήσεις για την «εθνική καθαρότητα» της τεχνολογίας μικροεπεξεργαστή ορίζονται από το FSB. Η Rosatom και το Υπουργείο Εσωτερικών είναι λιγότερο αυστηρά με τα κριτήρια.

Τύπος μικροεπεξεργαστή , η σειρά Elbrus, κ.λπ. - περάστε από το δεύτερο επίπεδο. Οι Elbrus-8S δεν είναι εντελώς «εγχώριοι» ρωσικοί μικροεπεξεργαστές. Το Elbrus-8S διαθέτει ρωσική σχεδίαση/αρχιτεκτονική. Αυτή η αρχιτεκτονική παράγεται στην Ταϊβάν (TSMC).

Επεξεργαστές (800 MHz, 65 nm, ) και το Elbrus-2C+ είχαν αρχικά προγραμματιστεί να παραχθούν σε γραμμές Mikron, αλλά και πάλι, συνεχίζουν να «ψήνονται» στα εργοστάσια των «εταίρων από τη Νοτιοανατολική Ασία».

Κατά την παραγωγή μικροεπεξεργαστών «στο πλάι», είναι ακόμα άγνωστο τι θα «μπει» επιπλέον ως «δώρο».

Δείτε την πρόσφατη ιστορία με

5. Σε περίπτωση. εάν ΟΛΕΣ οι χώρες μας επιβάλουν κυρώσεις και δεν μας προμηθεύουν επεξεργαστές Τι απειλεί αυτό βραχυπρόθεσμα / μακροπρόθεσμα

Άρα βρισκόμαστε ήδη υπό συνεχείς κυρώσεις. Στις ΗΠΑ/ΕΕ/Ιαπωνία, οι περιορισμοί στην προμήθεια τεχνολογιών παραγωγής μικροεπεξεργαστών/τσιπ σε άλλες χώρες ενημερώνονται συνεχώς και με συνέπεια (από τις ΗΠΑ).

Είναι απίθανο να απαγορεύσουν την πώληση μικροεπεξεργαστών που ήδη πωλούνται ευρέως. Επιχειρήσεις τελικά, σημαντικό εισόδημα και φήμη ουδετερότητας στον κόσμο.

Αν και υπάρχουν εξαιρέσεις. Κατά την υλοποίηση του έργου UEC, η VISA και η Mastercard θα έχαναν περίπου 4 δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως. Από το εξωτερικό υπαινίχθηκαν σχεδόν ένα τελεσίγραφο: είτε να αφαιρέσετε το στοιχείο τραπεζικών και πληρωμών του έργου, ή θα ξεκινήσει μια άλλη COCOM για την τεχνολογία, ειδικά μια απαγόρευση του προμήθεια τσιπ καρτών επιλεγμένων για UEC, τα οποία δεν παράγονται στη Ρωσική Ομοσπονδία. Τελικά (2014).

Εάν η δεύτερη και μακροπρόθεσμη έκδοση της COCOM κυκλοφορήσει ξαφνικά, θα πρέπει να "βγείτε", σύμφωνα με την παλιά ρωσική παράδοση. Ίσως μαζί με τους Κινέζους; Ίσως κάποιος άλλος τρόπος;

6. Πόσο σημαντικό είναι να υπάρχουν τεχνολογίες για τη μείωση του μεγέθους των τεχνολογιών σε έναν επεξεργαστή;

Η υψηλότερη ταχύτητα υπολογισμών παρέχεται σε μεγαλύτερο βαθμό από τις υψηλότερες συχνότητες ρολογιού (CH), περισσότερο από τον παράγοντα σμίκρυνσης στοιχείων στον μικροεπεξεργαστή.

Ωστόσο, τα υψηλότερα PM οδηγεί επίσης σε αυξημένη απαγωγή θερμότητας, η οποία είναι μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στην αύξηση της παραγωγικότητας.

Το φυσικό όριο της σύγχρονης τεχνολογίας πυριτίου ξεκινά από περίπου 7 nm. Μείωση του μεγέθους των τρανζίστορ σε λιγότερο από 10 nm (κωμική μικροηλεκτρονική με 20 άτομα πυριτίου, βλ. ) επιδεινώνει πολύ τα προβλήματα απομάκρυνσης θερμότητας λόγω προβλημάτων με διαρροή ρεύματος που προκαλείται από διαρροή σήραγγας («παθητική διαρροή»). Εκτός από την αύξηση του αριθμού των πολυάριθμων παρεμβολών, στις υψηλές συχνότητες η ανάκλαση του σήματος από το τέλος των «μικρών» γραμμών δημιουργεί από μόνη της σημαντική .

Έχετε το δικό σας (μικρογραφία).

Κάποτε, υπήρχε ελπίδα στην ανάπτυξη για μια μετάβαση στις αρχιτεκτονικές με την εφαρμογή της τριμερούς λογικής (συμπεριλαμβανομένων των τεχνολογιών αποθήκευσης δεδομένων), αλλά η Intel στη συνέχεια έδιωξε όλους τους ανταγωνιστές της από τις «αγορές» και ούτως ή άλλως τα πήγαινε καλά. Και τώρα το "τρένο έφυγε" και το τριμερές σύστημα δεν είναι αποτελεσματικό για εφαρμογή σε τέτοιους μικροσκοπικούς 2D ημιαγωγούς, όπου πολλά εξαρτώνται από την εφαρμογή τρανζίστορ, από την τοπολογία των μικροκυκλωμάτων, από μεταβατικές διεργασίες σε ηλεκτρικά κυκλώματα. Υπάρχει επίσης μια σημαντική βιομηχανική ανά μονάδα υπολογιστικού νήματος.

Επομένως, εάν επενδύετε στην ανάπτυξη, προχωρήστε κατευθείαν στον τομέα των «νέων» τεχνολογιών βάσης στοιχείων. Για παράδειγμα, στην οπτοηλεκτρονική (οπτρονική), όπου το PM είναι υψηλότερο (3-4 τάξεις μεγέθους), η απαγωγή θερμότητας είναι χαμηλότερη και οι ταχύτητες μετάδοσης σήματος είναι υψηλότερες (~80 φορές). Και ακόμη καλύτερα - στην υλοποίηση μικροσκοπικών συσκευών - 3D κρύσταλλοι, με την εφαρμογή υπολογιστικών διαδικασιών σε αυτούς που βασίζονται στη χρήση μη γραμμικής ηλεκτροδυναμικής (το λεγόμενο ).

ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ. Οι νανοσωλήνες, το γραφένιο και οι «κβαντικοί υπολογιστές» μέχρι στιγμής «αποσπούν» τους ανταγωνιστές στην έρευνα.

7. Μπορείτε να πείτε, κατά τη γνώμη σας, πόσο σημαντικό είναι τώρα να καλύψουμε τη διαφορά με τους κατασκευαστές επεξεργαστών στην τεχνολογία 10nm ή δεν είναι σημαντικό για τον στρατό; Λοιπόν, μπορείτε να το αγοράσετε στο εξωτερικό για όλες τις ανάγκες του σπιτιού σας;

Δεν έχει νόημα να καλύψουμε τη διαφορά με τις σύγχρονες τεχνολογίες «πυριτίου» επενδύοντας σε εξελίξεις. Οι τεχνολογίες για τη διάδοση επίπεδων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων μέσω κυκλωμάτων στο πυρίτιο βρίσκονται ήδη στο φυσικό όριο· ο κανόνας του Moore δεν ικανοποιείται πλέον. Για «οικιακές» ανάγκες μπορείτε να το αγοράσετε στο εξωτερικό, για στρατιωτικούς σκοπούς μπορείτε να το παράγετε τοπικά, σε μικρότερα νανόμετρα.

Έκθεση PITAC (Συμβουλευτική Επιτροπή Πληροφορικής του Προέδρου - Υπολογισμός: Διασφάλιση της ανταγωνιστικότητας της Αμερικής)

Έχω παραθέσει δύο τομείς στους οποίους πρέπει να επενδύσετε σκόπιμα. Πρέπει να επενδύσεις στον τρόπο των κλειστών «σαράσκα», χωρίς καμία διαφάνεια (χωρίς «ειρήνη, φιλία, τσίχλα»), χωρίς συνεισφορά στην «παγκόσμια επιστήμη» (θα κοστίσει), με τις μέγιστες μορφές βιομηχανικής κατασκοπείας, μέχρι σε «χωρίς συναισθηματισμό».

Για τον στρατό (καθώς και για τους πυρηνικούς επιστήμονες και τη βιομηχανία, συμπεριλαμβανομένων των βιομηχανιών εξόρυξης), η ανάγκη για υπολογισμούς μοντέλων είναι απλώς τεράστια (για παράδειγμα, υπερήχος). Ο μεγαλύτερος στόλος υπολογιστών στη χώρα βρίσκεται τώρα στο Sarov (RosAtom) - υπολογίζει μοντέλα φυσικών διεργασιών σε διάφορους αντιδραστήρες, επιστήμη υλικών νετρονίων, μοντέλα αντοχής κ.λπ., κ.λπ. Η Gazpromgeofizika (Gazprom, Rosneft) νοικιάζει επίσης ισχυρή ισχύ υπολογιστών για Υποστήριξη υπολογιστικού μοντέλου για διάφορες μεθόδους γεωεξερεύνησης και κύκλου ζωής κοιτασμάτων.

P.S.: «Μια χώρα που θέλει να επιτύχει ανταγωνιστική υπεροχή πρέπει να ξεπεράσει τους ανταγωνιστές της στον τομέα των υπολογιστών»

(Συμβουλευτική Επιτροπή Πληροφορικής του Προέδρου - Υπολογισμός: Διασφάλιση της ανταγωνιστικότητας της Αμερικής

8. Λοιπόν, κατά τη γνώμη σας, οι υπερυπολογιστές μπορούν επίσης να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας ξένες πέτρες; Ή μήπως μοιράσατε τους υπερυπολογιστές για τον στρατό και τους υπερυπολογιστές για τις μη στρατιωτικές εταιρείες (IMHO η ίδια Gazprom / Rosneft θα είναι πιο επικίνδυνη από πολλούς στρατούς)

Οι υπερυπολογιστές (όλοι στη Ρωσία) εφαρμόζονται πλέον εξ ολοκλήρου σε ξένες «πέτρες». Πολλά .

Η προμήθεια επεξεργαστών στον Σαρόφ (και σε άλλες στρατιωτικές δομές) ελέγχεται από τους Αμερικανούς στο πλαίσιο μιας διακυβερνητικής συμφωνίας που είχε συναφθεί στην εποχή του Γέλτσιν.

Για παράδειγμα:

και τα λοιπά. ……….

9. Σε ποιο βαθμό χρειάζονται επεξεργαστές 10/28/60 nm για ελικόπτερα και αεροπλάνα;

Για συστήματα αεροπλάνων/ελικοπτέρων/βλημάτων επί του σκάφους, τα 120 nm (στα ~800 MHz) είναι αρκετά. Οι μόνες ερωτήσεις αφορούν την αξιοπιστία και τις «στρατιωτικές παραμέτρους» (βλ. ΜΟ). Για να λειτουργήσει ο εξοπλισμός των αεροσκαφών AWACS, χρειάζεται ήδη πιο αξιοπρεπή υπολογιστική ισχύ. Αλλά επίσης, είναι πολύ πιθανό να τα βγάλεις πέρα ​​με 130 και 65 nm, με «μικρή» παραλληλοποίηση.

10. Πολλά ζητήματα απόδοσης μπορούν να αντιμετωπιστούν σε επίπεδο αλγορίθμου. Πόσο απαραίτητα είναι τα μικρά micron σε στρατιωτικές εφαρμογές; Πόσο δύσκολο είναι να παράγεις επεξεργαστές για τον στρατό στη Ρωσική Ομοσπονδία;

Σε αλγοριθμικά επίπεδα επιλύονται προβλήματα βέλτιστης οργάνωσης της υπολογιστικής ροής. Κέρδος 5-15%.

Επιπλέον, πρέπει να συνειδητοποιήσετε ότι οι προγραμματιστές μικροεπεξεργαστών δεν ενημερώνουν τους προγραμματιστές εφαρμογών για όλα τα απαραίτητα χαρακτηριστικά της λειτουργίας του μικροεπεξεργαστή. Επομένως, οι γεννήτριες κώδικα Intel είναι οι πιο αποτελεσματικοί μεταξύ άλλων μεταγλωττιστών.

Η εγγραφή συναρμολογητών σε παράλληλα συστήματα είναι τόσο ακριβή (με μεγάλη μεταβλητότητα προγραμμάτων) όσο και μια πλήρης αιμορροΐδα με "χειροκίνητη" εξισορρόπηση της παραλληλοποίησης. Έχουμε αναπτύξει ένα σύστημα αυτόματης παραλληλοποίησης (με αυτόματη εξισορρόπηση) διαδοχικών => παράλληλων προγραμμάτων (σε γλώσσες υψηλού επιπέδου). Που λύνει αρκετά ικανοποιητικά τα παραπάνω προβλήματα.

Στη στρατιωτική θητεία και Τα «μικρά μικρά» μερικές φορές δεν είναι εντελώς χρήσιμα.

Αντίσταση στον ηλεκτρονικό πόλεμο, αντίσταση σε ένα ευρύ φάσμα ακτινοβολίας ( ) και ροές σωματιδίων - τέτοιες απαιτήσεις είναι πιο δύσκολο να επιτευχθούν μόνο σε «μικρά μικρά».

Στη Ρωσική Ομοσπονδία παράγονται συνεχώς μικροεπεξεργαστές για τον στρατό.

Πόσο «δύσκολο» είναι; Είναι πιο εύκολο για τον στρατό. Έχουν λιγότερα προβλήματα με τη χρηματοδότηση - παραγωγή, υψηλής ποιότητας προσωπικό, αγορές εξοπλισμού, οργάνωση , το οποίο ο στρατός εκτελεί τόσο μόνος του όσο και με εντολή της «πολιτικής πλευράς». Και η GRU μερικές φορές τους δίνει κάτι ενδιαφέρον...

11. Ποια προϊόντα στον τομέα της μικροηλεκτρονικής εξάγει η Ρωσία;

Πολύ λίγα. Κυρίως ως μέρος στρατιωτικών συστημάτων (αεράμυνα, ηλεκτρονικός πόλεμος, ηλεκτρονικά συστήματα).

12. Πόσο κρίσιμη είναι η αποχώρηση νέων ειδικών στο εξωτερικό; μόνο ειδικοί (για την ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής).

Αυτό το ευρύτερο πρόβλημα είναι η «διαρροή εγκεφάλων». Όπως περιγράφηκε παραπάνω, οι Αμερικανοί κρατούν τους νέους ειδικούς τους στο «αγκίστρι της πίστωσης», αλλά με οργανωμένο τρόπο «καθαρίζουν» άλλες χώρες (συμπεριλαμβανομένης της ΕΕ) υπό τη συζήτηση για δημοκρατία και ελευθερία επιλογής μόνιμης κατοικίας.
Πρέπει να μάθουμε πώς να αντιστεκόμαστε με κάποιο τρόπο σε αυτό το "hoover", γιατί αποδεικνύεται ακριβό - θα εκπαιδεύσουν νέους ειδικούς "δωρεάν" (συμπεριλαμβανομένων πρακτικής άσκησης και κατάρτισης σε πανεπιστήμια/στην πράξη) - και ξαφνικά, και είναι ήδη τις ΗΠΑ/ΕΕ (μερικές φορές το Ισραήλ) και να εργαστούν για την οικονομία και την ανάπτυξή τους.

Θέσπιση αποκλειστικά επί πληρωμή και πανάκριβη εκπαίδευση σε ορισμένες ειδικότητες και νομοθετικοί «περιορισμοί» στα εκπαιδευτικά δάνεια, συμπεριλαμβανομένων των ταξιδιών στο εξωτερικό; Το L είναι απίθανο να βοηθήσει

Αναγκαστική μεταφορά στους επιστημονικούς και τεχνικούς «σαράσκα» της εποχής του Στάλιν; Δεν είναι φανερά καιροί πολέμου...

13. Πείτε την ιστορία του επεξεργαστή Pentium PRO

Όλα έχουν περιγραφεί εδώ και καιρό στον ανοιχτό Τύπο.
Για παράδειγμα, οι σοβιετικές ρίζες του επεξεργαστή Intel Pentium
Ο Πεντκόφσκι πέθανε στις ΗΠΑ το 2012, αφού η ρωσική κυβέρνηση το 2011 του διέθεσε χρηματοδότηση για ένα εργαστήριο μεγα-επιχορηγήσεων στο MIPT.

14. Ποια σημαντική ερώτηση δεν έκανα; αλλά αξίζει να το αναφέρουμε.

Εδώ οδεύουμε στην ανάπτυξη της δικής μας μικροηλεκτρονικής; Γιατί να επαναλάβετε ξανά το «κάποιου άλλου», μένοντας συνεχώς πίσω και μην έχοντας πρωτοκαθεδρία στην παγκόσμια αγορά; Ο νικητής τα παίρνει όλα, σωστά;

Προστέθηκε:

15. Υπάρχει μια ευκαιρία να κερδίσετε ξανά την αγορά σας πρώτα, και οι Νοτιοκορεάτες έκαναν ακριβώς αυτό. Στην αρχή, όποιος τα ήξερε, κανείς δεν τα έπαιρνε ούτε τα αγόραζε. Για 10 χρόνια δούλεψαν σκληρά στην αγορά τους, κόβοντας τις εισαγωγές με γιγαντιαίους δασμούς, πολλαπλάσιους της τιμής του προϊόντος.

Ρωσική ( όχι ΕΣΣΔ+ΚΜΕΑ) η αγορά μικροηλεκτρονικών είναι πολύ μικρή. Η κλίμακα της αγοράς επηρεάζει την κερδοφορία και τις τιμές των τεχνολογιών.
Δεν θα μας αφήσουν να «κερδίσουμε ξανά» τον κόσμο. Υπάρχει μια γνωστή ιστορία με κριτική , η κατάσταση με , οι οποίες λόγω αυτών δεν μπορούν να εξάγουν προϊόντα σε χώρες που έχουν ενταχθεί στις κυρώσεις, καθώς και να αγοράζουν τεχνολογία και εξοπλισμό από αυτές τις χώρες.
Επίσης, η παραγωγική βάση της παγκόσμιας μικροηλεκτρονικής είναι πολύ εκτεταμένη. Θα είστε εξαντλημένοι για να παράγετε τα πάντα μόνοι σας , ενώ συμβαδίζει με την τεχνολογική Ε&Α.

Η παγκόσμια αγορά μικροηλεκτρονικών άνοιξε στη Νότια Κορέα από την αρχή της ανάπτυξής της ( που ελέγχονται από τις ΗΠΑ). Δεν υπήρχαν επίσης απαγορεύσεις στην εισαγωγή τεχνολογίας· υπήρχαν επίσης .
Μόνο πρόσφατα άσκησαν λίγη πίεση στη Samsung ( Και , και στο ).

16. Όταν ήρθαν η Κίνα και η Κορέα όταν όλες οι αγορές ήταν γεμάτες. Γιατί δεν μπορούμε να το κάνουμε αυτό;

Μόνο που τώρα μεταφέρθηκαν σε αυτές οι μικροηλεκτρονικές βιομηχανίες μαζικής παραγωγής. Και μετά βελτιώθηκαν οι ικανότητές μου. Και δεν υπήρξαν ποτέ κυρώσεις. Σε αντίθεση με το SOCOM, οι τροπολογίες Jackson-Weinik.

17. Υπάρχουν πολλές σπάνιες γαίες στη Ρωσία και δεν χρειάζονται ιδιαίτερα.

Η παραγωγή σπάνιων γαιών έχει καταρρεύσει από την εποχή της Σοβιετικής Ένωσης. Η αποκατάσταση και η ανάπτυξη μιας τέτοιας βιομηχανίας δεν είναι φθηνή. Πολύ ακριβό, με έλλειψη κεφαλαίων για πολλά άλλα.

18. Γιατί να μην κόψετε τα κέρδη των ανταγωνιστών σας και να τους τροφοδοτήσετε με τις παραγγελίες σας;

Οι ρωσικές παραγγελίες είναι αρκετά μικρές στην παγκόσμια αγορά. Γιατί να παίξετε το παιχνίδι της Ουκρανίας - "Θα παγώσω τα αυτιά σας από κακία";

19. Γιατί δεν αναπτύσσονται βασικοί κλάδοι που σχετίζονται με την αεροπορική βιομηχανία; Δεν μπορείς να φτάσεις μακριά μόνο με τη στρατιωτική θητεία.

ΚΑΙ παράγονται όχι μόνο με τη χρήση εγχώριων τεχνολογιών. Τα αεροηλεκτρονικά και οι κινητήρες είναι πολύ σημαντικά εξαρτήματα που παράγονται στο εξωτερικό. Στην αναβίωση της βιομηχανίας της πολιτικής αεροπορίας ( Ε&Α, εκσυγχρονισμός παραγωγής) – έχει ήδη επενδύσει τεράστιοςεγκαταστάσεις. Και δεν είναι ακόμη σαφές πότε και πώς θα συμβεί η απόδοση της επένδυσης· τα σχέδια παραγωγής και πωλήσεων δεν πραγματοποιούνται. Η Κίνα έχει επίσης εισέλθει σε ανταγωνισμό στην παγκόσμια αεροπορική βιομηχανία και θα υπερασπιστεί την αγορά της.

20. Στην ΕΣΣΔ ήταν έτσι, γεμάτος κύκλος, και κανείς δεν έσπασε και δεν πεινούσε. Γιατί δεν είναι έτσι στη Ρωσική Ομοσπονδία;

Κατά προσέγγιση ένα τρίτο της παγκόσμιας αγοράς βιομηχανικής παραγωγής. Υπήρχε μια αυταρχική αυτάρκης οικονομία των χωρών του σοσιαλιστικού συστήματος, γεμάτοι κύκλοι πολλών ( αλλά όχι όλοι!) βιομηχανίες τεχνολογίας.

Τώρα αυτό δεν ισχύει. Η Ευρασιατική Οικονομική Κοινότητα είναι περίπου 7-8% της παγκόσμιας αγοράς, άνοιγμα στην κίνηση του προσωπικού, ενσωμάτωση σε παγκόσμιες αλυσίδες καταμερισμού εργασίας και τεχνολογίας.

Γενικά, υπάρχουν ευγενείς «καλές προθέσεις» και υπάρχουν νηφάλιες εκτιμήσεις για την τρέχουσα κατάσταση. Όπως είπαν οι έξυπνοι προκάτοχοι:

«Υπάρχει μια λογική των προθέσεων και μια λογική των περιστάσεων, και η λογική των περιστάσεων είναι ισχυρότερη από τη λογική των προθέσεων» ((C) I.V. Stalin)

Προοπτικές για την ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής. Η έννοια της νανοτεχνολογίας

ΕΝΝΟΙΑ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΣΗΡΑΓΓΑΣ ΣΕ ΗΜΙΑΓΩΓΟΥΣ

Όλα τα χρόνια της νικηφόρας ανάπτυξης της μικροηλεκτρονικής, η αναζήτηση για τη δημιουργία μιας εναλλακτικής βάσης στοιχείων ήταν και συνεχίζει να είναι συνεχής. Πολλοί επιστήμονες προέβλεψαν ότι η μικροηλεκτρονική των ημιαγωγών θα αντικατασταθεί από τη λειτουργική ηλεκτρονική, τη μονοηλεκτρονική, την οπτοηλεκτρονική, τη φωτονική, την κβαντική και, τέλος, τη βιοηλεκτρονική. Σε όλους αυτούς τους τομείς, μέχρι σήμερα έχουν επιτευχθεί ενθαρρυντικά αποτελέσματα. Ωστόσο, σε κανέναν από αυτούς τους τομείς δεν έχει δημιουργηθεί μια τεχνολογική βάση που θα εξασφάλιζε οικονομικά ανταγωνιστική παραγωγή εξαρτημάτων υψηλής αξιοπιστίας.

Το 1985, οι Αμερικανοί κρυσταλλογράφοι J. Karl και G. A. Hauptman κέρδισαν το βραβείο Νόμπελ για εξαιρετικά επιτεύγματα στην ανάπτυξη άμεσων μεθόδων για τον προσδιορισμό της δομής των κρυστάλλων. Από εκείνη την εποχή, ξεκίνησε η ιστορία της ταχείας ανάπτυξης της έρευνας, η δημιουργία εργαστηριακών και βιομηχανικών οργάνων και δομών νανομέτρων με βάση τη χρήση μικροσκοπίας σήραγγας.

Στο Σχ. 1, και παρουσιάζεται ένα διάγραμμα της νανοτεχνολογικής εγκατάστασης που αναπτύχθηκε από τους Ρώσους ειδικούς M. A. Ananyan και P. N. Luskinovich. Ως υπόστρωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιοδήποτε αγώγιμο υλικό με προσεκτικά γυαλισμένη επιφάνεια. Ο ανιχνευτής είναι μια μεταλλική βελόνα, συνήθως κατασκευασμένη από υλικό καρβιδίου, με μια άκρη ακονισμένη με μεθόδους χάραξης ιόντων. Από μικροσκοπική άποψη, η ακτίνα καμπυλότητας του άκρου του άκρου καθορίζεται από το μέγεθος ενός μόνο ατόμου που βρίσκεται στο άκρο του άκρου.

Ρύζι. 1. Νανοτεχνολογική εγκατάσταση: ΕΝΑ -διάγραμμα νανοτεχνολογικής εγκατάστασης με βάση

μικροσκόπιο σήραγγας; σι– εξάρτηση της τιμής του ρεύματος της σήραγγας από το διάκενο.

1 – υπόστρωμα, 2 - καθετήρας, 3 – παροχή ηλεκτρικού ρεύματος, 4 – κενό μεταξύ του καθετήρα και του υποστρώματος, 5 – ενισχυτής ρεύματος σήραγγας, 6 – δυναμικός ρυθμιστής χάσματος που βασίζεται σε πιεζοχειριστές, 7 – συσκευή για την έγχυση αερίων και υγρών αντιδραστηρίων, 8 – σύστημα τοποθέτησης υποστρώματος ακριβείας.

Εάν εφαρμοστεί κάποια τάση στον καθετήρα σε σχέση με το υπόστρωμα, τότε όταν το μέγεθος του διακένου μειωθεί ΧΣε μεγέθη της τάξης πολλών angstroms, ένα ρεύμα σήραγγας αρχίζει να ρέει μέσα από το διάκενο (Εικ. 1, β). Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι το μέγεθος του διακένου είναι σημαντικά μικρότερο από τις διατομικές και διαμοριακές αποστάσεις στο αέριο που περιβάλλει το διάκενο (20-80 Å). Επομένως, μπορούμε να υποθέσουμε ότι το ρεύμα σήραγγας στο διάκενο ρέει πρακτικά σε κενό. Σε αυτή την περίπτωση, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο διάκενο, ακόμη και σε ασθενείς τάσεις ελέγχου της τάξης των millivolt, φτάνει σε πολύ σημαντικές τιμές της τάξης των 10 6 V/cm και άνω.

Όπως φαίνεται από το Σχ. 1, σι, το ρεύμα στο διάκενο με σταθεροποιημένη τάση ελέγχου εξαρτάται γραμμικά από το μέγεθος του διακένου. Όταν το μέγεθος του διακένου αλλάζει κατά 1 Å, η τρέχουσα τιμή αλλάζει 10 φορές. Μετρώντας το ρεύμα σήραγγας, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε πιεζοηλεκτρικούς μετατροπείς για να ρυθμίσετε ή να σταθεροποιήσετε το μέγεθος του διακένου με ακρίβεια τουλάχιστον 0,1 Å. Στις υποδεικνυόμενες τιμές ηλεκτρικού πεδίου, η διάμετρος της δέσμης ηλεκτρονίων σήραγγας που ρέει σε κενό μεταξύ του διακένου και του υποστρώματος είναι της τάξης του 1,0-1,5 Å.

Η περιγραφόμενη νανοτεχνολογική εγκατάσταση παρέχει τη δυνατότητα άντλησης και εισαγωγής στον ενεργό όγκο των απαραίτητων υγρών ή αέριων αντιδραστηρίων. Φυσικά, ολόκληρη η δομή του θαλάμου επεξεργασίας είναι κατασκευασμένη από ανθεκτικά στη διάβρωση υλικά. Αυτή η περίσταση διακρίνει σημαντικά μια νανοτεχνολογική εγκατάσταση από ένα μικροσκόπιο σήραγγας. Σημειώνουμε επίσης ότι για την αποφυγή της επίδρασης εξωτερικών σεισμικών και ακουστικών επιδράσεων, ολόκληρη η εγκατάσταση είναι εξοπλισμένη με σύστημα παθητικής και σε ορισμένες περιπτώσεις ενεργητικής αντικραδασμικής προστασίας.

Χρησιμοποιώντας γραμμικούς πιεζομανείς, το υπόστρωμα μπορεί να κινηθεί σε σχέση με την άκρη του καθετήρα εντός 10x10 mm 2 με ακρίβεια τουλάχιστον 0,1 Å.

Στο Σχ. 2, το a δείχνει ένα τυπικό χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης που λαμβάνεται για ένα συγκεκριμένο δείγμα σε σταθερό μέγεθος διακένου. Σε ενέργεια ηλεκτρονίων χαμηλότερη από την ενέργεια των θερμικών δονήσεων των ατόμων του υλικού του υποστρώματος (περίπου 25 meV), είναι δυνατό να μελετηθεί η ατομική δομή της επιφάνειας του υποστρώματος χωρίς να καταστραφεί. Σε ενέργειες ίσες ή ελαφρώς υψηλότερες από την ενέργεια των διατομικών δεσμών ατόμων στην επιφάνεια του υποστρώματος, εμφανίζονται διάφορες μη γραμμικότητες στο χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης, που καθιστούν δυνατή τη λήψη ενός φασματογράμματος σήραγγας του υποστρώματος και τον προσδιορισμό της χημικής του σύστασης. Όταν η ενέργεια της δέσμης είναι ίση με την ενέργεια των διατομικών δεσμών, είναι δυνατό να «διεγείρουμε» ένα μεμονωμένο άτομο που βρίσκεται στην επιφάνεια, να το «σχίσουμε» από αυτό και να το «μεταφέρουμε», μετακινώντας το υπόστρωμα, σε κάποια νέα θέση. Μειώνοντας την ενέργεια διέγερσης, είναι δυνατό να «ράψουμε» αυτό το μετατοπισμένο άτομο στην επιφάνεια σε μια νέα θέση (Εικ. 2, σι).

Εάν μόρια αερίου διεργασίας εισαχθούν στην ενεργό περιοχή της εγκατάστασης (Εικ. 2, V), στη συνέχεια, υπό την επίδραση ενός ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου, αυτά τα μόρια πρώτα απ 'όλα ιονίζονται και στη συνέχεια το απαιτούμενο άτομο μπορεί να εναποτεθεί στην επιφάνεια του υποστρώματος, επιλεγμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να σχηματίζει μια ισχυρά συνδεδεμένη ρίζα με τα άτομα του το υπόστρωμα. Με την ανάπτυξη των εναποτιθέμενων ατόμων και τη μετακίνηση του υποστρώματος, είναι δυνατό να αναπτυχθούν σε αυτό σταθερά στερεωμένα ίχνη αγωγού ή μεμονωμένες ομάδες ατόμων με εγκάρσιες διαστάσεις ατομικού μεγέθους (της τάξης των 20 Å). Τέτοιοι αγωγοί και ομάδες ατόμων μπορούν να ονομαστούν κβαντικοί αγωγοί και κβαντικές κουκκίδες.

Με την εισαγωγή αερίων χάραξης στον τεχνολογικό όγκο (Εικ. 2, σολ), Είναι δυνατό να εξασφαλιστεί η ενεργοποίηση χημικών αντιδράσεων «σύλληψης» και αφαίρεσης ορισμένων ατόμων από την επιφάνεια, δημιουργώντας «αυλάκια» διαστάσεων νανομέτρων.

Στο Σχ. 2, ρεΩς παράδειγμα υλοποίησης κάποιων νανοτεχνολογικών εργασιών, δίνεται μια μικροσκοπική φωτογραφία σήραγγας ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Εάν δεν υπάρχει φόρτιση στο ηλεκτρόδιο ελέγχου (πύλη), που βρίσκεται στα δεξιά της φωτογραφίας, τότε το ρεύμα μπορεί να ρέει ανεμπόδιστα μέσω του αριστερού αγωγού - το τρανζίστορ είναι ανοιχτό. Εάν εφαρμοστεί μια τάση μπλοκαρίσματος στην πύλη, το πεδίο μπλοκάρει το κανάλι και το τρανζίστορ σβήνει.

Είναι εξαιρετικά σημαντικό να σημειωθεί ότι με τις εγκάρσιες διαστάσεις των κβαντικών αγωγών της τάξης των 20 Α, λόγω της εγκάρσιας κβαντοποίησης των ηλεκτρονίων, η απαγωγή ενέργειας μειώνεται σημαντικά και, ως εκ τούτου, η ταχύτητα λειτουργίας αυξάνεται απότομα. Με τις διαστάσεις του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου που φαίνονται στο Σχ. 2, ρε, η απόδοσή του βρίσκεται στην περιοχή terahertz.

Ας σημειώσουμε ένα ακόμη θεμελιώδες χαρακτηριστικό της εγχώριας νανοτεχνολογικής εγκατάστασης. Με τη βοήθειά του, είναι δυνατό να αναπτυχθούν όχι μόνο διαμήκεις κβαντικοί αγωγοί σε ένα υπόστρωμα, αλλά και να σχηματιστούν διαδοχικά τρισδιάστατα στοιχεία. Αυτό ανοίγει σχεδόν απεριόριστες δυνατότητες για την επίλυση του προβλήματος της «τυραννίας» των μαέστρων. Με βάση τις τρισδιάστατες συνδέσεις, μπορούν να πραγματοποιηθούν όχι μόνο στοιχεία που έχουν δοκιμαστεί στη μικροηλεκτρονική, αλλά και πολύ εξωτικές δομές νευρίστορ.

Ο κύριος τρόπος επίλυσης του προβλήματος της αύξησης της παραγωγικότητας των νανοτεχνολογικών εγκαταστάσεων ενός ανιχνευτή είναι η δημιουργία μηχανών πολλαπλών ανιχνευτών. Σύμφωνα με τους ειδικούς, έως το 2005 θα είναι δυνατή η ανάπτυξη εγκαταστάσεων που θα διασφαλίζουν τη συναρμολόγηση ατόμων με ρυθμό ενός κυβικού δεκατόμετρου ύλης ανά ώρα με κόστος όχι περισσότερο από ένα δολάριο.

Ρύζι. 2. Βασικές νανοτεχνολογικές λειτουργίες: ΕΝΑ– εξάρτηση του ρεύματος της σήραγγας από τις ιδιότητες του υλικού του υποστρώματος και την ενέργεια των ηλεκτρονίων. β – στερέωση και κίνηση των ατόμων. V– εναπόθεση ατόμων από το αέριο που περιβάλλει τον ανιχνευτή. σολ– χάραξη του υποστρώματος. ρε– ένα παράδειγμα νανοτεχνολογικής δομής είναι ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου.

Ο σχηματισμός ηλεκτρικών σημάτων με χρόνο ανόδου 10 -14 s και η διάδοσή τους κατά μήκος νανοαγωγών δύο συρμάτων, που είναι ουσιαστικά μεταλλικοί οπτικοί κυματοδηγοί, διασφαλίζει την πραγματική ενσωμάτωση ολόκληρης της σειράς ηλεκτρονικών και οπτοηλεκτρονικών κυκλωμάτων σε ένα ενιαίο περιβάλλον.

Ο υψηλός βαθμός ολοκλήρωσης των νανοηλεκτρονικών δομών, η ταχύτητα, η τρισδιάστατη συναρμολόγηση στοιχείων και η μειωμένη απαγωγή ενέργειας θέτουν τα θεμέλια για την ανάπτυξη κατά προτεραιότητα συσκευών επεξεργασίας πληροφοριών υψηλής ταχύτητας που βασίζονται σε αυτές. Συγκεκριμένα, τα επόμενα χρόνια, στοιχεία μνήμης με εξαιρετικά υψηλή πυκνότητα (10 12 bits/cm 2) εγγραφής πληροφοριών ενδέχεται να εφαρμοστούν βιομηχανικά, η οποία είναι χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από την πυκνότητα εγγραφής στους παραδοσιακούς δίσκους λέιζερ.

Λαμβάνοντας υπόψη την απότομη αύξηση των δημοσιεύσεων για τις νανοτεχνολογίες, τις δομές και τις συσκευές και την ευρεία φύση των πρακτικών τομέων έρευνας, μπορούμε να πούμε με ασφάλεια ότι μία από τις πιο κοντινές συνεχίσεις στην ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής είναι νανοηλεκτρονική.

Η νανοτεχνολογία παρέχει όχι μόνο επιτυχία στην ανάπτυξη της στοιχειώδους βάσης των οργάνων πληροφοριών. Οι νανοτεχνολογικές εξελίξεις χρησιμοποιούνται ήδη στην ιατρική, τη ρομποτική, τη μηχανολογία, την πυρηνική ενέργεια, τα αμυντικά συστήματα και πολλούς άλλους τομείς. Δεν είναι τυχαίο ότι η συντριπτική πλειοψηφία των ανεπτυγμένων χωρών δίνει μεγάλη προσοχή στην υποστήριξη εθνικών προγραμμάτων νανοτεχνολογίας. Οι αρχές του 21ου αιώνα θα χαρακτηριστούν από την ραγδαία ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας γενικά και νανοηλεκτρονικήσυγκεκριμένα.