Микроэлектроника — подраздел электроники, связанный с изучением и производством электронных компонентов с геометрическими размерами характерных элементов порядка нескольких микрометров и меньше[1].
Общие сведения
правитьТакие устройства обычно производят из полупроводников и полупроводниковых соединений, используя фотолитографию и легирование. Большинство компонентов обычной электроники: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, транзисторы, изоляторы и проводник — также применяются и в микроэлектронике, но уже в виде миниатюрных устройств в интегральном исполнении.
Цифровые интегральные микросхемы по большей части состоят из транзисторов. Аналоговые интегральные схемы также содержат резисторы и конденсаторы. Катушки индуктивности используются в схемах, работающих на высоких частотах.
С развитием техники размеры компонентов постоянно уменьшаются. При очень большой степени интеграции компонентов, а следовательно, при очень малых размерах каждого компонента, очень важна проблема межэлементного взаимодействия — паразитные явления. Одна из основных задач проектировщика — компенсировать или минимизировать эффект паразитных утечек.
Различают такие направления микроэлектроники, как интегральная и функциональная[2]. Особую важность имеет СВЧ-микроэлектроника, которая занимается изучением и разработкой СВЧ-микросхем. Как правило, в таких схемах применяются как гетеропереходные, так и кремниевые чипы, которые устанавливаются на диэлектрических подложках с плёночной пассивной инфраструктурой (конденсаторами, резисторами и т. п.)[3] В силовой СВЧ электроники активно используются толстоплёночные технологии на основе метода шелкографии[4].
Исторические ремарки
правитьПримерно на рубеже конца 1940-х — начала 1950-х годов создатели и поставщики радиоэлектронного оборудования выделили следующие приоритеты совершенствования своей продукции: объединение разнотипных независимых элементов в унифицированные модули, понижение их себестоимости, повышение надёжности, обеспечение массовости выпуска и автоматического монтажа при производстве радиоэлектронной аппаратуры. Иными словами, была осознана необходимость в том, что в будущем должно было стать современной микроэлектроникой[4].
Считается, что формально её история началась в 1958 году с изобретения Джеком Килби интегральной схемы[3]. В начале 1960-х компании Texas Instruments и Westinghouse начали предлагать интегральные операционные усилители, a в 1962 году в лаборатории корпорации RCA была создана первая микросхема на основе МОП-структур[5]. Постоянный рост сложности микросхем привёл в 1965 году к формулировке закона Мура, который гласил, что число транзисторов, составляющих схему, должно удваиваться с постоянным временным шагом. В первое десятилетие развития микроэлектроники (с 1960 по 1970 год) этот шаг был равен примерно одному году, затем он несколько увеличился до полутора-двух лет. В результате экспоненциального роста количество транзисторов на одной микросхеме к 2010 году достигло одного миллиарда, размер кремниевой подложки возрос с 75 мм в 1960 до 300 мм в 2001 году, быстродействие схем увеличилось на четыре порядка, а энергопотребление на одно переключение одного логического элемента снизилось более чем в миллион раз. В качестве основы для производства микросхем помимо кремния начали применяться другие элементы, например на основе соединений группы АIIIВV. Научное первенство в этом направлении принадлежит российскому физику Жоресу Алфёрову, который, совместно с Гербертом Крёмером и Джеком Килби, в 2000 году получил Нобелевскую премию по физике за «разработку полупроводниковых гетероструктур и создание быстродействующих опто- и микроэлектронных компонентов». В настоящее время исследовательской работой в области российской микроэлектроники занимается ряд научно-технических коллективов и учреждений Российской Академии наук, например Институт физики полупроводников, Физико-технологический институт, Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе, Институт физики микроструктур, Институт радиотехники и электроники[3].
В 2008 году в России начались инвестиции в новые производственные технологии микроэлектронных схем с минимальными размерами 180—130 нм, а в 2010 году минимальный размер снизился до 90 нм[3]. Тем, не менее 18 февраля 2019 года премьер-министр России Дмитрий Медведев отметил, что отечественная микроэлектроника серьезно отстает и зависит от зарубежных поставщиков. В связи с этим он пообещал отрасли дополнительную поддержку, подчеркнув особую важность этого вопроса в связи с тем, что он «в значительной степени связан с безопасностью страны»[6]. 10 декабря 2019 года вице-премьер правительства РФ Юрий Борисов заявил, что в России отсутствует собственная промышленная база для серийного производства микроэлектроники[7].
В январе 2020 г. правительство РФ утвердило «Стратегию развития электронной промышленности Российской Федерации на период до 2030 года»[8]. Намечается, что к 2030 году общий объем производства составит не менее 5,2 трлн рублей, доля электроники гражданского назначения в общем объёме производства составит не менее 87,9 %, доля отечественной электроники на внутреннем рынке составит не менее 59,1 %, на экспорт будет поставляться электроника стоимостью не менее 12020 млн долларов США[9][10].
См. также
правитьПримечания
править- ↑ Микроэлектроника // Большой энциклопедический политехнический словарь. — 2004.
- ↑ Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И. Микроэлектроника: Проектирование, виды микросхем, функциональная микроэлектроника. — 2-е изд. — М.: Высшая школа, 1987. — С. 9—10. — 60 000 экз.
- ↑ 1 2 3 4 Микроэлектроника : [арх. 8 июля 2022] / А. А. Орликовский // Меотская археологическая культура — Монголо-татарское нашествие. — М. : Большая российская энциклопедия, 2012. — С. 285—288. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 20). — ISBN 978-5-85270-354-5.
- ↑ 1 2 Ю. Носов. О рождении микроэлектроники. Величайшая научно-техническая революция и современность // Электроника: Наука, технология, бизнес : журнал. — 2015. — Т. 144, № 4. — С. 118—128. — ISSN 1992-4178. Архивировано 13 января 2020 года.
- ↑ The micro breakthrough // An Encyclopaedia of the history of technology (англ.) / Ian McNeil. — London: Routledge, 1990. — P. 705. — ISBN 0-203-19214-1.
- ↑ Отечественная микроэлектроника получит поддержку правительства. Экономика и Жизнь. Дата обращения: 19 февраля 2019. Архивировано 20 февраля 2019 года.
- ↑ Правительство констатировало отсутствие в России собственного производства электроники. Дата обращения: 11 декабря 2019. Архивировано 11 декабря 2019 года.
- ↑ Утверждена Стратегия развития электронной промышленности Российской Федерации на период до 2030 года. Дата обращения: 10 апреля 2021. Архивировано 10 апреля 2021 года.
- ↑ Правительство РФ Распоряжение от 17 января 2020 г. № 20-р. Дата обращения: 10 апреля 2021. Архивировано 7 сентября 2021 года.
- ↑ Алесандр Механик Наш путь — новая индустриализация // Эксперт, 2021, № 15. — С. 46-51
Литература
править- Аваев Н. А., Наумов Ю. Е., Фролкин В. Т. Основы микроэлектроники. — М.: Радио и связь, 1991. — 288 с. — 70 000 экз. — ISBN 5-256-00692-4.
- Бузанева Е. В. Микроструктуры интегральной электроники. — М.: Радио и связь, 1990. — 304 с. — 5400 экз. — ISBN 5-256-00419-0.
- Волков В. М., Иванько А. А., Лапий В. Ю. Микроэлектроника. — К.: Техника, 1983. — 258 с. — 20 000 экз.
- Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И. Микроэлектроника: Физические и технологические основы, надежность. — М.: Высшая школа, 1986. — 464 с.
- Колесов Л. Н. Введение в инженерную микроэлектронику. — М.: Советское радио, 1974. — 280 с. — 20 000 экз.
- Щука А. А. Электроника. — СПб.: БХВ-Петербург, 2008. — 752 с. — ISBN 978-5-9775-0160-6.
В другом языковом разделе есть более полная статья Mikroelektronik (нем.). |