دائرة متكاملة

الموسوعة الحرة

صورة مجهرية لرقاقة دائرة متكاملة تُستخدم للتحكم في شاشات الكريستال السائل (LCD) . تمثل الدوائر الداكنة المحيطة بالدائرة المتكاملة مواقع الأطراف .

الدائرة المتكاملة ( IC )، والمعروفة أيضًا باسم الشريحة الإلكترونية أو ببساطة الشريحة ، هي مجموعة مدمجة من الدوائر الإلكترونية تتكون من مكونات إلكترونية متنوعة ، مثل الترانزستورات والمقاومات والمكثفات ، بالإضافة إلى وصلاتها البينية. [ 1 ] تُصنع هذه المكونات على شريحة رقيقة ومسطحة من مادة شبه موصلة ، غالبًا ما تكون من السيليكون . [ 1 ] تُعد الدوائر المتكاملة جزءًا لا يتجزأ من مجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية (بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية وأجهزة التلفزيون ) حيث تؤدي وظائف مثل معالجة البيانات والتحكم والتخزين. وقد أحدثت ثورة في مجال الإلكترونيات من خلال تمكين تصغير حجم الأجهزة وتحسين الأداء وخفض التكلفة.

بالمقارنة مع التجميعات المصنوعة من مكونات منفصلة، ​​تتميز الدوائر المتكاملة بصغر حجمها وسرعتها وكفاءتها العالية في استهلاك الطاقة وانخفاض تكلفتها، مما يسمح باستخدام عدد كبير جدًا من الترانزستورات . وقد ساهمت قدرتها على الإنتاج بكميات كبيرة ، وموثوقيتها العالية، والنهج المعياري والنمطي لتصميم الدوائر المتكاملة في استبدال التصاميم التي تستخدم الترانزستورات المنفصلة بسرعة. واليوم، تُستخدم الدوائر المتكاملة في جميع الأجهزة الإلكترونية تقريبًا ، وقد أحدثت ثورة في التكنولوجيا الحديثة. وتُعد منتجات مثل معالجات الكمبيوتر ، ووحدات التحكم الدقيقة ، ومعالجات الإشارات الرقمية ، ورقائق المعالجة المدمجة في الأجهزة المنزلية، أساسية للمجتمع المعاصر نظرًا لصغر حجمها وانخفاض تكلفتها وتعدد استخداماتها.

أصبح التكامل واسع النطاق عمليًا بفضل التطورات التكنولوجية في تصنيع أشباه الموصلات . فمنذ ظهورها في ستينيات القرن الماضي، شهد حجم الرقائق وسرعتها وسعتها تقدمًا هائلًا، مدفوعًا بالتطورات التقنية التي سمحت بوضع المزيد والمزيد من الترانزستورات على رقائق بنفس الحجم  - إذ قد تحتوي الرقاقة الحديثة على مليارات الترانزستورات في مساحة بحجم ظفر الإنسان. هذه التطورات، التي تتبع قانون مور تقريبًا ، تجعل رقائق الكمبيوتر اليوم تتمتع بسعة تفوق ملايين المرات وسرعة تفوق آلاف المرات رقائق الكمبيوتر في أوائل سبعينيات القرن الماضي.

تتميز الدوائر المتكاملة بثلاث مزايا رئيسية مقارنةً بالدوائر المصنعة من مكونات منفصلة:  الحجم، والتكلفة، والأداء. يتميز حجمها وتكلفتها بالانخفاض لأن الرقائق، بجميع مكوناتها، تُطبع كوحدة واحدة بتقنية الطباعة الضوئية، بدلاً من تصنيعها ترانزستورًا تلو الآخر. علاوة على ذلك، تستخدم الدوائر المتكاملة المُغلفة مواد أقل بكثير من الدوائر المنفصلة. أما الأداء فهو عالٍ لأن مكونات الدائرة المتكاملة تعمل بسرعة وتستهلك طاقة قليلة نسبيًا نظرًا لصغر حجمها وتقاربها. أما العيب الرئيسي للدوائر المتكاملة فهو ارتفاع التكلفة الأولية لتصميمها والتكلفة الرأسمالية الباهظة لإنشاء المصانع. هذا الارتفاع في التكلفة الأولية يعني أن الدوائر المتكاملة لا تُصبح مجدية تجاريًا إلا عند توقع أحجام إنتاج كبيرة .

مصطلحات

تُعرَّف "الدائرة المتكاملة" رسميًا على النحو التالي: [ 2 ]

دائرة كهربائية ترتبط فيها جميع عناصر الدائرة أو بعضها ارتباطاً وثيقاً وتتصل كهربائياً بحيث تعتبر غير قابلة للتجزئة لأغراض البناء والتجارة.

بالمعنى الدقيق، يشير المصطلح إلى بنية دارة متكاملة أحادية القطعة - كانت تُسمى في الأصل " دارة متكاملة متجانسة " - تتكون من دارة كاملة مبنية على قطعة واحدة من السيليكون . [ 3 ] [ 4 ] وفي الاستخدام العام، يمكن أن ينطبق مصطلح "دارة متكاملة" أيضًا على الدوائر المصممة باستخدام تقنيات مثل الدارة المتكاملة ثلاثية الأبعاد ، والدارة المتكاملة ثنائية الأبعاد ونصف ، وتقنية MCM ، وترانزستورات الأغشية الرقيقة ، وتقنية الأغشية السميكة ، أو الدارة المتكاملة الهجينة . غالبًا ما يكون التمييز بين التعريف الدقيق والتعريف الأوسع ذا أهمية في النقاشات حول ما إذا كان قانون مور لا يزال ساريًا.

تاريخ

الدوائر المتكاملة الأولى

الدائرة المتكاملة الأصلية لجاك كيلبي - الأولى من نوعها في العالم - مصنوعة من الجرمانيوم مع وصلات سلكية ذهبية.
اخترع روبرت نويس أول دائرة متكاملة أحادية في عام 1959. وكانت الشريحة مصنوعة من السيليكون .

كانت الركائز الخزفية الصغيرة المعروفة باسم الوحدات الميكروية بمثابة مقدمة للدائرة المتكاملة ، [ 5 ] حيث تحتوي كل وحدة منها على مكون إلكتروني مصغر واحد. ويمكن تجميع هذه الوحدات وربطها ببعضها البعض لتكوين شبكة ثنائية أو ثلاثية الأبعاد مضغوطة. وقد لاقت هذه الفكرة، التي اعتُبرت واعدة للغاية في عام 1957، اقتراحًا من جاك كيلبي للجيش الأمريكي ، [ 5 ] مما أدى إلى برنامج الوحدات الميكروية قصير الأجل (المشابه في جوهره لمشروع تينكر توي لعام 1951). [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] ومع ذلك، ومع ازدياد زخم المشروع، ابتكر كيلبي نهجًا جديدًا جذريًا: الدائرة المتكاملة نفسها.

بعد انضمامه حديثًا إلى شركة تكساس إنسترومنتس ، دوّن كيلبي أفكاره الأولية حول الدائرة المتكاملة في يوليو 1958، ونجح في عرض أول نموذج عملي لها في 12 سبتمبر 1958. [ 8 ] وفي طلب براءة اختراعه بتاريخ 6 فبراير 1959، [ 9 ] وصف كيلبي جهازه الجديد بأنه "جسم من مادة شبه موصلة... حيث تكون جميع مكونات الدائرة الإلكترونية متكاملة تمامًا". [ 10 ] وكان سلاح الجو الأمريكي أول عميل لهذا الاختراع الجديد . [ 11 ] وقد فاز كيلبي بجائزة نوبل في الفيزياء عام 2000 لمساهمته في اختراع الدائرة المتكاملة. [ 12 ]

مع ذلك، لم يكن اختراع كيلبي شريحة دارة متكاملة متجانسة حقيقية، إذ اعتمد على توصيلات خارجية بأسلاك ذهبية، مما جعل الإنتاج على نطاق واسع غير عملي. [ 13 ] بعد حوالي ستة أشهر، طوّر روبرت نويس في شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات أول شريحة دارة متكاملة متجانسة عملية. [ 14 ] [ 13 ] وقد أُتيحت شريحة الدارة المتكاملة المتجانسة بفضل اختراعات جان هورني لعملية الطباعة المستوية وعزل وصلة p-n لكورت ليهوفيتش . استند اختراع هورني إلى عمل كارل فروتش ولينكولن ديريك في مجال حماية السطح وتخميله باستخدام قناع ثاني أكسيد السيليكون والترسيب المسبق، [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] بالإضافة إلى عمل فولر وديتزنبرغر وآخرين في مجال انتشار الشوائب في السيليكون. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]

على عكس تصميم كيلبي القائم على الجرمانيوم، صُنع تصميم نويس من السيليكون باستخدام عملية الطباعة المستوية على يد زميله جان هورني، مما أتاح وصلات ألومنيوم موثوقة على الشريحة. تعتمد رقائق الدوائر المتكاملة الحديثة على تصميم نويس المتكامل، [ 14 ] [ 13 ] بدلاً من النموذج الأولي لكيلبي.

كان برنامج أبولو التابع لناسا أكبر مستهلك منفرد للدوائر المتكاملة بين عامي 1961 و 1965. [ 23 ]

الدوائر المتكاملة TTL

تم تطوير منطق الترانزستور-الترانزستور (TTL) بواسطة جيمس إل. بوي في أوائل الستينيات في شركة TRW Inc. وأصبحت TTL هي التقنية السائدة للدوائر المتكاملة الرقمية خلال السبعينيات وحتى أوائل الثمانينيات. [ 24 ]

دوف فروهمان ، مهندس كهربائي إسرائيلي قام بتطوير ذاكرة القراءة فقط القابلة للمسح والبرمجة كهربائياً (EPROM) في الفترة ما بين 1969 و1971

كان استخدام عشرات الدوائر المتكاملة من نوع TTL هو الأسلوب القياسي لبناء معالجات الحواسيب الصغيرة والحواسيب المركزية . وقد تم بناء حواسيب مثل الحواسيب المركزية IBM 360 ، والحواسيب الصغيرة PDP-11 ، وجهاز Datapoint 2200 المكتبي من دوائر متكاملة ثنائية القطب ، [ 25 ] إما من نوع TTL أو منطق اقتران الباعث الأسرع (ECL).

الدوائر المتكاملة MOS

تعتمد الدوائر المتكاملة الحديثة على ترانزستور تأثير المجال لأشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOSFET)، مما يُشكل دوائر MOS المتكاملة . [ 26 ] طُوّر ترانزستور MOSFET في مختبرات بيل بين عامي 1955 و1960، [15] [27] [16] [28] [29] [30] [17] مما أتاح إنشاء دوائر متكاملة عالية الكثافة. [31] على عكس الترانزستورات ثنائية القطب ، التي تتطلب خطوات إضافية لعزل وصلة p - n ، يمكن عزل ترانزستورات MOSFET بسهولة عن بعضها البعض دون الحاجة إلى مثل هذه الإجراءات. [ 32 ] وقد سلط داوون كانغ الضوء على هذه الميزة للدوائر المتكاملة لأول مرة في عام 1961. [ 33 ] تتضمن قائمة إنجازات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) أول دائرة متكاملة لكيلبي في عام 1958، [ 34 ] وعملية هورني المستوية ودائرة نويس المتكاملة المستوية في عام 1959. [ 35 ]

كانت أول دائرة متكاملة تجريبية من نوع MOS عبارة عن شريحة مكونة من 16 ترانزستورًا، بناها فريد هايمان وستيفن هوفشتاين في شركة RCA عام 1962. [ 36 ] وفي وقت لاحق، قدمت شركة جنرال مايكروإلكترونيكس أول دائرة متكاملة تجارية من نوع MOS عام 1964، [ 37 ] وهي عبارة عن مسجل إزاحة مكون من 120 ترانزستورًا طوره روبرت نورمان. [ 36 ] وبحلول عام 1964، وصلت شرائح MOS إلى كثافة ترانزستورات أعلى وتكاليف تصنيع أقل من الشرائح ثنائية القطب . كما ازدادت تعقيد شرائح MOS بمعدل تنبأ به قانون مور ، مما أدى إلى التكامل واسع النطاق (LSI) الذي يضم مئات الترانزستورات على شريحة MOS واحدة بحلول أواخر الستينيات. [ 38 ]

بعد تطوير ترانزستور MOSFET ذي البوابة ذاتية المحاذاة (بوابة السيليكون) على يد روبرت كيروين ودونالد كلاين وجون ساراس في مختبرات بيل عام 1967، [ 39 ] طُوّرت أول تقنية لدوائر MOS المتكاملة ذات بوابة السيليكون ذاتية المحاذاة ، والتي تُعدّ أساس جميع الدوائر المتكاملة CMOS الحديثة ، في شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات على يد فيديريكو فاجين عام 1968. [ 40 ] شكّل تطبيق رقائق MOS LSI في الحوسبة أساسًا لأولى المعالجات الدقيقة ، حيث بدأ المهندسون يُدركون إمكانية احتواء معالج حاسوب كامل على شريحة MOS LSI واحدة. أدّى ذلك إلى اختراع المعالج الدقيق ووحدة التحكم الدقيقة بحلول أوائل سبعينيات القرن العشرين. [ 38 ] خلال أوائل سبعينيات القرن العشرين، مكّنت تقنية الدوائر المتكاملة MOS من التكامل واسع النطاق جدًا (VLSI) لأكثر من 10000 ترانزستور على شريحة واحدة. [ 41 ]

في البداية، لم تكن الحواسيب القائمة على تقنية MOS مجدية إلا عند الحاجة إلى كثافة عالية، كما هو الحال في تطبيقات الفضاء والآلات الحاسبة الجيبية . وكانت الحواسيب المبنية بالكامل باستخدام تقنية TTL، مثل Datapoint 2200 عام 1970 ، أسرع وأقوى بكثير من معالجات MOS أحادية الشريحة، مثل Intel 8008 عام 1972 ، حتى أوائل الثمانينيات. [ 25 ]

أتاحت التطورات في تكنولوجيا الدوائر المتكاملة، ولا سيما تصغير حجم المكونات وزيادة حجم الرقائق، مضاعفة عدد ترانزستورات MOS في الدائرة المتكاملة كل عامين، وهو ما يُعرف بقانون مور. وقد ذكر مور في البداية أن العدد سيتضاعف سنويًا، لكنه عدّل هذا التوقع إلى كل عامين في عام 1975. [ 42 ] وقد استُخدمت هذه الزيادة في السعة لخفض التكلفة وزيادة الوظائف. وبشكل عام، مع تصغير حجم المكونات، تتحسن جميع جوانب عمل الدائرة المتكاملة تقريبًا. إذ تنخفض تكلفة الترانزستور الواحد واستهلاك الطاقة اللازمة للتبديل لكل ترانزستور، بينما تزداد سعة الذاكرة وسرعتها ، وذلك وفقًا لعلاقة دينارد ( تصغير MOSFET ). [ 43 ] ونظرًا لأن مكاسب السرعة والسعة واستهلاك الطاقة واضحة للمستخدم النهائي، فإن المنافسة شديدة بين الشركات المصنعة لاستخدام تصميمات هندسية أدق. على مر السنين، انخفضت أحجام الترانزستورات من عشرات الميكرونات في أوائل سبعينيات القرن الماضي إلى 10 نانومترات في عام 2017 [ 44 ] ، مع زيادة مقابلة قدرها مليون ضعف في عدد الترانزستورات لكل وحدة مساحة. اعتبارًا من عام 2016، تتراوح مساحات الرقائق النموذجية من بضعة ملليمترات مربعة إلى حوالي 600 مم² ، مع ما يصل إلى 25 مليون ترانزستور لكل ملليمتر مربع. [ 45 ] 

توقعت خارطة الطريق الدولية لتكنولوجيا أشباه الموصلات (ITRS) لسنوات عديدة تقلص أحجام المكونات والتقدم المطلوب في المجالات ذات الصلة. صدرت النسخة النهائية من ITRS في عام 2016، ويجري استبدالها حاليًا بخارطة الطريق الدولية للأجهزة والأنظمة . [ 46 ]

في البداية، كانت الدوائر المتكاملة أجهزة إلكترونية بحتة. وقد أدى نجاحها إلى دمج تقنيات أخرى، في محاولة للحصول على نفس مزايا صغر الحجم وانخفاض التكلفة. وتشمل هذه التقنيات الأجهزة الميكانيكية والبصريات وأجهزة الاستشعار.

اعتبارًا من عام 2018تُصنع غالبية الترانزستورات من نوع MOSFET في طبقة واحدة على جانب واحد من شريحة السيليكون باستخدام عملية مسطحة ثنائية الأبعاد . وقد أنتج الباحثون نماذج أولية لعدة بدائل واعدة، مثل:

مع تزايد صعوبة تصنيع الترانزستورات الأصغر حجمًا، تلجأ الشركات إلى استخدام وحدات / رقاقات متعددة ، ودوائر متكاملة ثلاثية الأبعاد ، وتقنية التغليف المزدوج ، وذاكرة النطاق الترددي العالي ، وتقنية التوصيلات عبر السيليكون مع تكديس الرقاقات لزيادة الأداء وتقليل الحجم، دون الحاجة إلى تصغير حجم الترانزستورات. تُعرف هذه التقنيات مجتمعةً باسم التغليف المتقدم . [ 57 ] ينقسم التغليف المتقدم بشكل أساسي إلى تغليف ثنائي الأبعاد ونصف (2.5D) وتغليف ثلاثي الأبعاد (3D). يصف التغليف ثنائي الأبعاد ونصف أساليب مثل الوحدات متعددة الرقاقات، بينما يصف التغليف ثلاثي الأبعاد أساليب تكديس الرقاقات بطريقة أو بأخرى، مثل التغليف المزدوج وذاكرة النطاق الترددي العالي. تتضمن جميع الأساليب رقاقتين أو أكثر في حزمة واحدة. [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ] وبدلاً من ذلك، تقوم أساليب مثل ذاكرة NAND ثلاثية الأبعاد بتكديس طبقات متعددة على رقاقة واحدة. تم إثبات تقنية تتضمن التبريد الميكروفلويدي على الدوائر المتكاملة، لتحسين أداء التبريد [ 63 ] بالإضافة إلى مبردات بلتييه الكهروحرارية على نتوءات اللحام، أو نتوءات اللحام الحرارية المستخدمة حصريًا لتبديد الحرارة، المستخدمة في تقنية رقاقة القلب المقلوبة . [ 64 ] [ 65 ]

تصميم

تفاصيل افتراضية لدائرة متكاملة عبر أربع طبقات من التوصيلات النحاسية المستوية ، وصولاً إلى البولي سيليكون (الوردي)، والآبار (الرمادية)، والركيزة (الخضراء).

تُعدّ تكلفة تصميم وتطوير الدوائر المتكاملة المعقدة مرتفعة للغاية، وعادةً ما تصل إلى عشرات الملايين من الدولارات. [ 66 ] [ 67 ] لذلك، من المنطقي اقتصاديًا إنتاج منتجات الدوائر المتكاملة بكميات كبيرة، بحيث يتم توزيع تكاليف الهندسة غير المتكررة على ملايين الوحدات الإنتاجية.

تحتوي رقائق أشباه الموصلات الحديثة على مليارات المكونات، وهي بالغة التعقيد بحيث يصعب تصميمها يدويًا. لذا، تُعدّ أدوات البرمجيات التي تُساعد المصمم ضرورية. يُصنّف أتمتة التصميم الإلكتروني (EDA)، أو ما يُعرف أيضًا بالتصميم الإلكتروني بمساعدة الحاسوب (ECAD)، [ 68 ] ضمن فئة أدوات البرمجيات المُخصصة لتصميم الأنظمة الإلكترونية ، بما في ذلك الدوائر المتكاملة. تعمل هذه الأدوات معًا ضمن مسار تصميم مُتكامل يستخدمه المهندسون لتصميم رقائق أشباه الموصلات والتحقق منها وتحليلها. تستخدم بعض أحدث أدوات EDA الذكاء الاصطناعي لمساعدة المهندسين على توفير الوقت وتحسين أداء الرقائق.

الأنواع

دائرة متكاملة لتحويل التناظري إلى الرقمي في غلاف ثنائي التغليف (DIP)

يمكن تصنيف الدوائر المتكاملة على نطاق واسع إلى تناظرية ، [ 69 ] ورقمية [ 70 ] وإشارات مختلطة ، [ 71 ] تتكون من إشارات تناظرية ورقمية على نفس الدائرة المتكاملة.

يمكن أن تحتوي الدوائر المتكاملة الرقمية على مليارات [ 45 ] من البوابات المنطقية ، والقلابات ، والمضاعفات ، وغيرها من الدوائر في بضعة ملليمترات مربعة. يتيح صغر حجم هذه الدوائر سرعة عالية، واستهلاكًا منخفضًا للطاقة، وتكلفة تصنيع أقل مقارنةً بالتكامل على مستوى اللوحة. تستخدم هذه الدوائر المتكاملة الرقمية، والتي عادةً ما تكون معالجات دقيقة ، ومعالجات إشارات رقمية ، ووحدات تحكم دقيقة ، الجبر البولياني لمعالجة الإشارات "واحد" و"صفر" .

الشريحة مأخوذة من معالج Intel 8742 ، وهو معالج دقيق NMOS ذو 8 بتات يتضمن وحدة معالجة مركزية تعمل بتردد 12 ميجاهرتز، وذاكرة وصول عشوائي (RAM) سعتها 128 بايت، وذاكرة قراءة فقط قابلة للمسح والبرمجة كهربائياً (EPROM) سعتها 2048 بايت ، ووحدات إدخال/إخراج في نفس الشريحة. 

من بين أكثر الدوائر المتكاملة تطوراً المعالجات الدقيقة أو " النوى "، المستخدمة في الحواسيب الشخصية والهواتف المحمولة وغيرها. ويمكن دمج عدة نوى معاً في دائرة متكاملة واحدة أو شريحة. وتُعد رقائق الذاكرة الرقمية والدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASICs) أمثلة على عائلات أخرى من الدوائر المتكاملة.

في ثمانينيات القرن العشرين، طُوّرت أجهزة المنطق القابلة للبرمجة . تحتوي هذه الأجهزة على دوائر يمكن للمستخدم برمجة وظائفها المنطقية وتوصيلاتها، بدلاً من أن تكون مُثبّتة من قِبل مُصنّع الدوائر المتكاملة. يسمح هذا ببرمجة الشريحة لأداء وظائف متنوعة تُشبه وظائف الدوائر المتكاملة واسعة النطاق (LSI)، مثل البوابات المنطقية ، والجامعات ، والمسجلات . تتخذ قابلية البرمجة أشكالاً مختلفة، منها أجهزة يمكن برمجتها مرة واحدة فقط ، وأجهزة يمكن مسحها ثم إعادة برمجتها باستخدام الأشعة فوق البنفسجية ، وأجهزة يمكن إعادة برمجتها باستخدام ذاكرة الفلاش ، ومصفوفات البوابات القابلة للبرمجة الميدانية (FPGAs) التي يمكن برمجتها في أي وقت، حتى أثناء التشغيل. تستطيع مصفوفات البوابات القابلة للبرمجة الميدانية الحالية (حتى عام 2016) تنفيذ ما يُعادل ملايين البوابات، وتعمل بترددات تصل إلى 1 جيجاهرتز . [ 72 ]

تقوم الدوائر المتكاملة التناظرية، مثل أجهزة الاستشعار ودوائر إدارة الطاقة ومكبرات العمليات ، بمعالجة الإشارات المستمرة ، وتؤدي وظائف تناظرية مثل التضخيم والترشيح النشط وإزالة التضمين والمزج .

تستطيع الدوائر المتكاملة دمج الدوائر التناظرية والرقمية على شريحة واحدة لإنشاء وظائف مثل محولات التناظرية إلى الرقمية ومحولات الرقمية إلى التناظرية . توفر هذه الدوائر المختلطة حجمًا أصغر وتكلفة أقل، ولكن يجب مراعاة تداخل الإشارات. قبل أواخر التسعينيات، لم يكن من الممكن تصنيع أجهزة الراديو باستخدام عمليات CMOS منخفضة التكلفة نفسها المستخدمة في تصنيع المعالجات الدقيقة. ولكن منذ عام ١٩٩٨، تم تطوير رقائق الراديو باستخدام عمليات RF CMOS . ومن الأمثلة على ذلك هاتف DECT اللاسلكي من إنتل ، أو رقائق 802.11 ( واي فاي ) التي طورتها شركة أثيروس وشركات أخرى. [ ٧٣ ]

غالباً ما يقوم موزعو المكونات الإلكترونية الحديثة بتصنيف الدوائر المتكاملة إلى فئات فرعية إضافية:

تصنيع

التصنيع

رسم توضيحي لخلية قياسية صغيرة بثلاث طبقات معدنية ( تمت إزالة العازل ). الهياكل ذات اللون الرملي هي وصلات معدنية ، والأعمدة الرأسية هي نقاط التلامس، وعادةً ما تكون سدادات من التنجستن . الهياكل ذات اللون المحمر هي بوابات من السيليكون متعدد التبلور، والجزء الصلب في الأسفل هو كتلة السيليكون البلوري .
مخطط هيكلي لشريحة CMOS ، كما صُنعت في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. يُظهر الرسم التخطيطي ترانزستورات LDD-MISFET على ركيزة SOI مع خمس طبقات معدنية ونتوءات لحام لربط الشرائح بتقنية Flip-Chip. كما يُظهر قسم FEOL (الطرف الأمامي للخط) و BEOL (الطرف الخلفي للخط) والأجزاء الأولى من عملية الطرف الخلفي.

تم تحديد أشباه الموصلات الموجودة في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية باعتبارها المواد الأكثر ترجيحًا لتصنيع الصمامات المفرغة ذات الحالة الصلبة . بدءًا من أكسيد النحاس ، مرورًا بالجرمانيوم ، ثم السيليكون ، خضعت هذه المواد لدراسة منهجية في أربعينيات وخمسينيات القرن العشرين. واليوم، يُعد السيليكون أحادي البلورة الركيزة الرئيسية المستخدمة في الدوائر المتكاملة، على الرغم من استخدام بعض مركبات المجموعة الثالثة-الخامسة من الجدول الدوري، مثل زرنيخيد الغاليوم، في تطبيقات متخصصة كالمصابيح الثنائية الباعثة للضوء (LEDs ) والليزر والخلايا الشمسية والدوائر المتكاملة فائقة السرعة. وقد استغرق الأمر عقودًا من الزمن لإتقان طرق تصنيع البلورات ذات العيوب الدنيا في البنية البلورية لأشباه الموصلات .

تُصنّع الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات بتقنية مسطحة تتضمن ثلاث خطوات رئيسية : الطباعة الضوئية ، والترسيب (مثل الترسيب الكيميائي للبخار )، والحفر . وتُستكمل هذه الخطوات الرئيسية بالتطعيم والتنظيف. أما الدوائر المتكاملة الأحدث أو ذات الأداء العالي، فقد تستخدم ترانزستورات FinFET أو GAAFET متعددة البوابات بدلاً من الترانزستورات المسطحة، بدءًا من تقنية 22 نانومتر (إنتل) أو تقنيتي 16/14 نانومتر. [ 74 ]   

تُستخدم رقائق السيليكون أحادية البلورة في معظم التطبيقات (أو في تطبيقات خاصة، تُستخدم أشباه موصلات أخرى مثل زرنيخيد الغاليوم ). ولا يشترط أن تكون الرقاقة مصنوعة بالكامل من السيليكون. تُستخدم تقنية الطباعة الضوئية لتحديد مناطق مختلفة من الركيزة المراد تطعيمها أو لترسيب مسارات من السيليكون متعدد التبلور أو العوازل أو المعادن (عادةً الألومنيوم أو النحاس) عليها. المُطعِّمات هي شوائب تُضاف عمدًا إلى أشباه الموصلات لتعديل خصائصها الإلكترونية. والتطعيم هو عملية إضافة المُطعِّمات إلى مادة أشباه الموصلات.

  • تتكون الدوائر المتكاملة من طبقات متداخلة متعددة، تُحدد كل منها بتقنية الطباعة الضوئية، وتُعرض عادةً بألوان مختلفة. تُشير بعض الطبقات إلى مواضع انتشار مواد التطعيم المختلفة في الركيزة (وتُسمى طبقات الانتشار)، بينما تُحدد طبقات أخرى مواضع زرع أيونات إضافية (طبقات الزرع)، وتُحدد طبقات ثالثة الموصلات (طبقات السيليكون متعدد التبلور المُطعّم أو الطبقات المعدنية)، وتُحدد طبقات رابعة الوصلات بين طبقات التوصيل (طبقات التوصيل أو التلامس). تُصنع جميع المكونات من مزيج محدد من هذه الطبقات.
  • في عملية CMOS ذاتية المحاذاة ، يتشكل الترانزستور عند نقطة تقاطع طبقة البوابة (السيليكون متعدد التبلور أو المعدن) مع طبقة الانتشار (وتُسمى هذه "البوابة ذاتية المحاذاة" ). [ 75 ] : ص 1 (انظر الشكل 1.1)
  • تُصنع البنى السعوية ، التي تشبه إلى حد كبير الألواح الموصلة المتوازية للمكثف الكهربائي التقليدي ، وفقًا لمساحة "الألواح"، مع وجود مادة عازلة بينها. وتُستخدم المكثفات بأحجام متنوعة في الدوائر المتكاملة.
  • تُستخدم أحيانًا شرائح متعرجة بأطوال متفاوتة لتشكيل مقاومات مدمجة في الرقاقة ، مع أن معظم الدوائر المنطقية لا تحتاج إلى أي مقاومات. وتُحدد المقاومة بنسبة طول بنية المقاومة إلى عرضها، بالإضافة إلى مقاومتها السطحية.
  • وفي حالات نادرة، يمكن بناء الهياكل الحثية على شكل ملفات صغيرة على رقاقة، أو محاكاتها بواسطة أجهزة الدوران .

بما أن جهاز CMOS لا يسحب التيار إلا عند الانتقال بين الحالات المنطقية ، فإن أجهزة CMOS تستهلك تيارًا أقل بكثير من أجهزة الترانزستور ثنائي القطب .

تُعدّ ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) أكثر أنواع الدوائر المتكاملة شيوعًا؛ ولذلك، تُعتبر الدوائر المتكاملة ذات الكثافة الأعلى بمثابة ذاكرة، على الرغم من أن المعالجات الدقيقة تتضمن عادةً ذاكرة مدمجة. (انظر بنية المصفوفة المنتظمة في أسفل الصورة الأولى ). على الرغم من أن هياكل الأجهزة بالغة التعقيد - مع تقلص عرض الميزات على مدى عقود - إلا أن طبقات المواد تظل أرق بكثير من الأبعاد الجانبية للأجهزة. تُصنّع هذه الطبقات باستخدام عملية مشابهة للطباعة الضوئية ، ولكن لا يمكن استخدام الضوء في الطيف المرئي للنقش، لأن أطوال موجاته كبيرة جدًا. بدلاً من ذلك، تُستخدم فوتونات الأشعة فوق البنفسجية (UV) ذات أطوال موجية أقصر لتعريض كل طبقة. نظرًا لصغر حجم الميزات، تُعدّ المجاهر الإلكترونية أدوات أساسية لمهندس العمليات الذي يعمل على تصحيح أخطاء عملية التصنيع .

يُختبر كل جهاز قبل تغليفه باستخدام معدات اختبار آلية (ATE)، في إجراء يُعرف باختبار الرقاقات أو فحصها. تُقطع الرقاقة بعد ذلك إلى مكعبات مستطيلة، يُعرف كل منها باسم " شريحة" . تُوصل كل شريحة وظيفية (جمعها شرائح ) في عبوة باستخدام أسلاك توصيل من الألومنيوم ( أو الذهب) ، والتي تُثبت بواسطة اللحام الحراري الصوتي . [ 76 ] وقد وفر اللحام الحراري الصوتي ، الذي قدمه أ. كوكولاس لأول مرة، وسيلة موثوقة لتكوين وصلات كهربائية بين الشريحة والبيئة الخارجية. بعد التغليف، تخضع الأجهزة لاختبار نهائي على نفس معدات الاختبار الآلية المستخدمة أثناء فحص الرقاقات أو معدات مشابهة لها. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام التصوير المقطعي الصناعي للفحص. قد تصل تكلفة الاختبار إلى أكثر من 25% من إجمالي تكلفة التصنيع للمنتجات منخفضة التكلفة، ولكنها ضئيلة نسبيًا للأجهزة منخفضة الإنتاجية أو الأكبر حجمًا أو الأعلى تكلفة.

اعتبارًا من عام 2022قد تتجاوز تكلفة إنشاء منشأة تصنيع (تُعرف عادةً باسم مصنع أشباه الموصلات) 12 مليار دولار أمريكي. [ 77 ] وتزداد تكلفة منشأة التصنيع بمرور الوقت نتيجةً لزيادة تعقيد المنتجات الجديدة؛ وهذا ما يُعرف بقانون روك . وتشمل هذه المنشأة ما يلي:

يمكن تصنيع الدوائر المتكاملة إما داخليًا بواسطة شركات تصنيع الأجهزة المتكاملة (IDMs) أو باستخدام نموذج المصانع . شركات تصنيع الأجهزة المتكاملة هي شركات متكاملة رأسيًا (مثل إنتل وسامسونج ) تقوم بتصميم وتصنيع وبيع دوائرها المتكاملة، وقد تقدم خدمات التصميم و/أو التصنيع (المصانع) لشركات أخرى (غالبًا ما تكون هذه الشركات شركات تصميم لا تمتلك مصانع ). أما في نموذج المصانع، فتقتصر مهمة الشركات التي لا تمتلك مصانع (مثل إنفيديا ) على تصميم وبيع الدوائر المتكاملة، وتُسند جميع عمليات التصنيع إلى مصانع متخصصة مثل TSMC . وقد تقدم هذه المصانع خدمات تصميم الدوائر المتكاملة.

التغليف

شريحة MSI nMOS سوفيتية الصنع عام 1977، وهي جزء من مجموعة آلة حاسبة مكونة من أربع شرائح تم تصميمها عام 1970 [ 78 ].

كانت الدوائر المتكاملة الأولى تُغلّف في عبوات مسطحة من السيراميك ، والتي استمر استخدامها من قبل الجيش لسنوات عديدة نظرًا لموثوقيتها وحجمها الصغير. وسرعان ما تحوّل التغليف التجاري إلى التغليف المزدوج المضمن (DIP) - أولًا من السيراميك، ثم من البلاستيك ، وعادةً ما يكون من راتنج الكريزول والفورمالديهايد والنوفولاك .

في ثمانينيات القرن الماضي، تجاوز عدد دبابيس دوائر VLSI الحد العملي لتغليف DIP، مما أدى إلى اعتماد تغليف مصفوفة شبكة الدبابيس (PGA) وتغليف حامل الرقاقة بدون دبابيس (LCC). ظهرت تقنية التثبيت السطحي (SMT) في أوائل الثمانينيات واكتسبت شعبية واسعة بحلول أواخرها، حيث وفرت تباعدًا أدق بين الدبابيس واستخدمت دبابيس على شكل جناح النورس أو J. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك تغليف الدوائر المتكاملة صغير الحجم (SOIC) - الذي يشغل مساحة أقل بنسبة 30-50% على اللوحة مقارنةً بتغليف DIP المكافئ، وعادةً ما يكون أرق بنسبة 70% - ويتميز بدبابيس على شكل جناح النورس تمتد من جانبيه الطويلين بمسافة قياسية بين الدبابيس تبلغ 0.050 بوصة.

بحلول أواخر التسعينيات، أصبحت تصميمات الحزمة المسطحة الرباعية البلاستيكية (PQFP) والحزمة ذات المخطط الصغير الرقيق (TSOP) هي الأكثر شيوعًا للأجهزة ذات عدد الدبابيس العالي، على الرغم من أن حزم PGA لا تزال قيد الاستخدام للمعالجات الدقيقة عالية الأداء .

تُستخدم تقنية تغليف مصفوفة الكرات الشبكية (BGA) منذ سبعينيات القرن الماضي. أما تقنية مصفوفة الكرات الشبكية المقلوبة (FCBGA)، التي طُوّرت في تسعينيات القرن الماضي، فتتيح عددًا أكبر بكثير من الأطراف مقارنةً بمعظم أنواع التغليف الأخرى. في تقنية FCBGA، تُركّب الرقاقة رأسًا على عقب وتُوصّل بكرات التغليف عبر ركيزة مشابهة للوحة الدوائر المطبوعة ، بدلاً من استخدام أسلاك التوصيل. يسمح هذا التصميم بتوزيع مجموعة من وصلات الإدخال/الإخراج (I/O) - تُسمى وصلات الإدخال/الإخراج المساحية - على كامل سطح الرقاقة بدلاً من اقتصارها على حوافها. ورغم أن أجهزة BGA تُغني عن الحاجة إلى مقبس مخصص، إلا أن استبدالها في حال تعطلها يُعدّ أكثر صعوبة.

بدأت شركة إنتل بالتحول من تقنية PGA إلى تقنيتي LGA وBGA بدءًا من عام 2004، حيث تم إصدار آخر مقبس PGA في عام 2014 للأجهزة المحمولة. اعتبارًا من عام 2018تستخدم AMD حزم PGA في معالجات سطح المكتب السائدة، [ 79 ] وحزم BGA في معالجات الأجهزة المحمولة، [ 80 ] بينما تستخدم معالجات سطح المكتب والخوادم المتطورة حزم LGA. [ 81 ]

يجب أن تمر الإشارات الكهربائية الخارجة من الشريحة عبر المادة التي تربط الشريحة بالعلبة، ثم عبر المسارات الموصلة داخل العلبة، ثم عبر الأسلاك التي تربط العلبة بالمسارات الموصلة على لوحة الدوائر المطبوعة . تختلف الخصائص الكهربائية للمواد والهياكل المستخدمة في مسار هذه الإشارات اختلافًا كبيرًا عن تلك المستخدمة في أجزاء أخرى من الشريحة نفسها. ونتيجة لذلك، تتطلب هذه الإشارات تقنيات تصميم خاصة لضمان عدم تشوهها، وطاقة كهربائية أكبر بكثير من تلك المستخدمة في الإشارات المحصورة داخل الشريحة نفسها.

عند وضع عدة رقائق في غلاف واحد، ينتج نظام متكامل في غلاف واحد (SiP ). تُصنع وحدة متعددة الرقائق (MCM) بدمج عدة رقائق على ركيزة صغيرة غالبًا ما تكون مصنوعة من السيراميك. وقد يكون التمييز بين وحدة MCM كبيرة ولوحة دوائر مطبوعة صغيرة غير واضح أحيانًا.

عادةً ما تكون الدوائر المتكاملة المُغلّفة كبيرة بما يكفي لتضمين معلومات تعريفية. تتضمن هذه المعلومات أربعة أقسام شائعة: اسم الشركة المصنّعة أو شعارها، ورقم القطعة، ورقم دفعة الإنتاج، والرقم التسلسلي ، ورمز تاريخ مكون من أربعة أرقام لتحديد تاريخ تصنيع الشريحة. أما القطع الصغيرة جدًا بتقنية التثبيت السطحي، فغالبًا ما تحمل رقمًا يُستخدم في جدول بحث الشركة المصنّعة للعثور على خصائص الدائرة المتكاملة.

يتم تمثيل تاريخ التصنيع عادةً برقمين للسنة متبوعًا برمز أسبوع مكون من رقمين، بحيث تم تصنيع جزء يحمل الرمز 8341 في الأسبوع 41 من عام 1983، أو تقريبًا في أكتوبر 1983.

الملكية الفكرية

إن إمكانية نسخ كل طبقة من طبقات الدائرة المتكاملة عن طريق تصويرها، وإعداد أقنعة ضوئية لإنتاجها بناءً على الصور الملتقطة، هي أحد أسباب سنّ تشريعات لحماية تصاميم الدوائر المتكاملة. وقد أقرّ قانون حماية رقائق أشباه الموصلات الأمريكي لعام 1984 حماية الملكية الفكرية للأقنعة الضوئية المستخدمة في إنتاج الدوائر المتكاملة. [ 82 ]

في مؤتمر دبلوماسي عُقد في واشنطن العاصمة عام 1989، تم اعتماد معاهدة الملكية الفكرية المتعلقة بالدوائر المتكاملة، [ 83 ] والمعروفة أيضاً بمعاهدة واشنطن أو معاهدة الملكية الفكرية الدولية. المعاهدة غير سارية المفعول حالياً، ولكنها أُدمجت جزئياً في اتفاقية تريبس . [ 84 ]

هناك العديد من براءات الاختراع الأمريكية المرتبطة بالدائرة المتكاملة، والتي تشمل براءات اختراع JS Kilby ( US3,138,743 ، US3,261,081 ، US3,434,015 ) و RF Stewart ( US3,138,747 ).

تم اعتماد قوانين وطنية لحماية تصميمات تخطيط الدوائر المتكاملة في عدد من الدول، بما في ذلك اليابان [ 85 ] ، والاتحاد الأوروبي [ 86 ] ، والمملكة المتحدة، وأستراليا، وكوريا. وقد سنّت المملكة المتحدة قانون حقوق التأليف والنشر والتصميمات وبراءات الاختراع لعام 1988، الفصل 48، المادة 213، بعد أن اتخذت في البداية موقفًا مفاده أن قانون حقوق التأليف والنشر لديها يحمي تصميمات رقائق الدوائر المتكاملة بشكل كامل. انظر قضية شركة بريتيش ليلاند موتور ضد شركة أرمسترونغ لبراءات الاختراع .

تُلخّص الانتقادات الموجهة إلى عدم كفاية نهج حقوق التأليف والنشر في المملكة المتحدة، كما يراها قطاع صناعة الرقائق الإلكترونية في الولايات المتحدة ، في تطورات لاحقة لحقوق الرقائق الإلكترونية. [ 87 ]

أصدرت أستراليا قانون تصميم الدوائر لعام 1989 كشكل فريد من نوعه لحماية الرقائق الإلكترونية. [ 88 ] وأصدرت كوريا قانون تصميم الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات في عام 1992. [ 89 ]

أجيال

في بدايات الدوائر المتكاملة البسيطة، حدّ الحجم الكبير لهذه التقنية من عدد الترانزستورات في كل شريحة إلى بضعة ترانزستورات فقط ، كما أن انخفاض مستوى التكامل جعل عملية التصميم بسيطة نسبيًا. وكانت إنتاجية التصنيع منخفضة جدًا بمعايير اليوم. ومع تطور تقنية أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة (MOS)، تقلص حجم الترانزستورات الفردية بسرعة. وبحلول ثمانينيات القرن الماضي، أصبح بالإمكان وضع ملايين الترانزستورات من نوع MOS على شريحة واحدة، [ 90 ] وتطلبت التصاميم الجيدة تخطيطًا دقيقًا، مما أدى إلى ظهور مجال أتمتة تصميم الإلكترونيات (EDA). ولا تزال بعض شرائح SSI وMSI، مثل الترانزستورات المنفصلة ، ​​تُنتج بكميات كبيرة، وذلك لصيانة المعدات القديمة وبناء أجهزة جديدة لا تتطلب سوى عدد قليل من البوابات المنطقية. فعلى سبيل المثال، أصبحت سلسلة 7400 من شرائح TTL معيارًا فعليًا ولا تزال قيد الإنتاج.

اختصاراسمسنةعدد الترانزستورات [ 91 ]عدد البوابات المنطقية [ 92 ]
SSIالتكامل على نطاق صغير1964من 1 إلى 10من 1 إلى 12
MSIالتكامل على نطاق متوسط1968من 10 إلى 500من 13 إلى 99
LSIالتكامل واسع النطاق1971من 500 إلى 20000من 100 إلى 9999
VLSIالتكامل واسع النطاق للغاية1980من 20000 إلى 1000000من 10000 إلى 99999
ULSIالتكامل واسع النطاق للغاية1984مليون وأكثر100 ألف وأكثر

التكامل على نطاق صغير (SSI)

احتوت الدوائر المتكاملة الأولى على عدد قليل من الترانزستورات. أما الدوائر الرقمية المبكرة التي احتوت على عشرات الترانزستورات، فقد وفرت عددًا قليلًا من البوابات المنطقية، بينما احتوت الدوائر المتكاملة الخطية المبكرة، مثل Plessey SL201 أو Philips TAA320، على ترانزستورين فقط. ومنذ ذلك الحين، ازداد عدد الترانزستورات في الدوائر المتكاملة بشكل كبير. وقد استخدم مصطلح "التكامل واسع النطاق" (LSI) لأول مرة من قبل عالم شركة IBM، رولف لانداور، عند وصف المفهوم النظري؛ [ 93 ] وقد أدى هذا المصطلح إلى ظهور مصطلحات "التكامل صغير النطاق" (SSI)، و"التكامل متوسط ​​النطاق" (MSI)، و"التكامل واسع النطاق جدًا" (VLSI)، و"التكامل فائق الاتساع" (ULSI). وكانت الدوائر المتكاملة الأولى من نوع SSI.

كانت دوائر SSI أساسيةً لمشاريع الفضاء الجوي المبكرة ، وساهمت هذه المشاريع في إلهام تطوير هذه التقنية. احتاج كلٌ من صاروخ مينيوتمان وبرنامج أبولو إلى حواسيب رقمية خفيفة الوزن لأنظمة التوجيه بالقصور الذاتي. ورغم أن حاسوب توجيه أبولو كان رائدًا ومحفزًا لتقنية الدوائر المتكاملة، [ 94 ] إلا أن صاروخ مينيوتمان هو الذي دفعها إلى الإنتاج الضخم. استحوذ برنامج صاروخ مينيوتمان وبرامج أخرى تابعة للبحرية الأمريكية على سوق الدوائر المتكاملة الذي بلغ 4 ملايين دولار عام 1962، وبحلول عام 1968، كان إنفاق الحكومة الأمريكية على الفضاء والدفاع لا يزال يمثل 37% من إجمالي الإنتاج البالغ 312 مليون دولار .

دعم الطلب الحكومي الأمريكي سوق الدوائر المتكاملة الناشئة إلى أن انخفضت التكاليف بما يكفي لتمكين شركات تصنيع الدوائر المتكاملة من اختراق السوق الصناعية ، ثم السوق الاستهلاكية لاحقًا . انخفض متوسط ​​سعر الدائرة المتكاملة من 50 دولارًا أمريكيًا عام 1962 إلى 2.33 دولارًا أمريكيًا عام 1968. [ 95 ] بدأت الدوائر المتكاملة بالظهور في المنتجات الاستهلاكية مع بداية سبعينيات القرن العشرين. وكان من أبرز تطبيقاتها معالجة الصوت بين الموجات الحاملة في أجهزة استقبال التلفزيون بتقنية FM .

كانت رقائق MOS أولى تطبيقاتها في مجال الرقائق المتكاملة صغيرة النطاق (SSI). [ 96 ] بعد اقتراح محمد م. عطا الله لرقاقة الدائرة المتكاملة MOS في عام 1960، [ 97 ] كانت أول رقاقة MOS تجريبية يتم تصنيعها رقاقة مكونة من 16 ترانزستورًا بناها فريد هايمان وستيفن هوفشتاين في شركة RCA عام 1962. [ 36 ] وكان أول تطبيق عملي لرقائق MOS SSI في أقمار ناسا الصناعية . [ 96 ]

التكامل متوسط ​​النطاق (MSI)

الخطوة التالية في تطوير الدوائر المتكاملة قدمت أجهزة تحتوي على مئات الترانزستورات على كل شريحة، وتسمى "التكامل متوسط ​​الحجم" (MSI).

أتاحت تقنية تصغير حجم ترانزستورات MOSFET إمكانية تصنيع رقائق عالية الكثافة. [ 31 ] وبحلول عام 1964، وصلت رقائق MOS إلى كثافة ترانزستورات أعلى وتكاليف تصنيع أقل من الرقائق ثنائية القطب . [ 38 ]

في عام 1964، عرض فرانك وانلاس مسجل إزاحة أحادي الشريحة بسعة 16 بت من تصميمه، والذي احتوى آنذاك على 120 ترانزستور MOS على شريحة واحدة، وهو عدد كان مذهلاً آنذاك. [ 96 ] [ 98 ] وفي العام نفسه، طرحت شركة جنرال مايكروإلكترونيكس أول شريحة دارة متكاملة MOS تجارية ، تتكون من 120 ترانزستور MOS من نوع p . [ 37 ] وكان مسجل إزاحة بسعة 20 بت ، طوره روبرت نورمان [ 36 ] وفرانك وانلاس. [ 99 ] [ 100 ] ازدادت رقائق MOS تعقيدًا بمعدل تنبأ به قانون مور ، مما أدى إلى ظهور رقائق تحتوي على مئات من ترانزستورات MOSFET على الشريحة الواحدة بحلول أواخر الستينيات. [ 38 ]

التكامل واسع النطاق (LSI)

أدى المزيد من التطوير، مدفوعًا بنفس تقنية تصغير MOSFET والعوامل الاقتصادية، إلى "التكامل واسع النطاق" (LSI) بحلول منتصف السبعينيات، مع عشرات الآلاف من الترانزستورات لكل شريحة. [ 101 ]

كانت الأقنعة المستخدمة في معالجة وتصنيع أجهزة SSI وMSI وأجهزة LSI وVLSI المبكرة (مثل المعالجات الدقيقة في أوائل سبعينيات القرن الماضي) تُصنع يدويًا في الغالب، باستخدام شريط روبيليث أو ما شابه. [ 102 ] أما بالنسبة للدوائر المتكاملة الكبيرة أو المعقدة (مثل الذاكرة أو المعالجات )، فكانت هذه العملية تُنفذ غالبًا بواسطة متخصصين مُعينين خصيصًا لتصميم الدوائر، تحت إشراف فريق من المهندسين، الذين كانوا يقومون أيضًا، بالتعاون مع مصممي الدوائر، بفحص والتحقق من صحة واكتمال كل قناع.

كانت الدوائر المتكاملة، مثل ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بسعة 1 كيلوبت، ورقائق الآلات الحاسبة، والمعالجات الدقيقة الأولى التي بدأ تصنيعها بكميات معتدلة في أوائل سبعينيات القرن الماضي، تحتوي على أقل من 4000 ترانزستور. أما دوائر LSI الحقيقية، التي تقارب 10000 ترانزستور، فقد بدأ إنتاجها حوالي عام 1974، لذاكرة الحاسوب الرئيسية والمعالجات الدقيقة من الجيل الثاني.

التكامل واسع النطاق للغاية (VLSI)

طبقات التوصيل البيني العلوية على شريحة المعالج الدقيق Intel 80486DX2

"التكامل واسع النطاق للغاية" ( VLSI ) هو تطور بدأ بمئات الآلاف من الترانزستورات في أوائل الثمانينيات. اعتبارًا من عام 2023، استمر الحد الأقصى لعدد الترانزستورات في النمو إلى ما يزيد عن 5.3 تريليون ترانزستور لكل شريحة.

تطلّب تحقيق هذه الكثافة المتزايدة العديد من التطورات. اتجه المصنّعون إلى قواعد تصميم أصغر لترانزستورات MOSFET ومرافق تصنيع أنظف . وقد لُخّص مسار تحسينات العمليات في خارطة الطريق الدولية لتكنولوجيا أشباه الموصلات (ITRS)، والتي حلّت محلها لاحقًا خارطة الطريق الدولية للأجهزة والأنظمة (IRDS). كما تحسّنت أدوات التصميم الإلكتروني ، مما جعل إنجاز التصاميم عمليًا في وقت معقول. وحلّت تقنية CMOS الأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة محلّ تقنيتي NMOS و PMOS ، متجنبةً بذلك زيادةً هائلةً في استهلاك الطاقة . وبسبب تعقيد وكثافة أجهزة VLSI الحديثة، لم يعد من الممكن فحص الأقنعة أو تصميم الدوائر المتكاملة يدويًا. وبدلًا من ذلك، يستخدم المهندسون أدوات EDA لإجراء معظم أعمال التحقق الوظيفي . [ 103 ]

في عام 1986، طُرحت رقائق ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بسعة ميغابت واحد ، والتي احتوت على أكثر من مليون ترانزستور. وتجاوزت رقائق المعالجات الدقيقة حاجز المليون ترانزستور في عام 1989، وحاجز المليار ترانزستور في عام 2005. [ 104 ] ولا يزال هذا التوجه مستمراً إلى حد كبير، حيث احتوت الرقائق التي طُرحت في عام 2007 على عشرات المليارات من ترانزستورات الذاكرة. [ 105 ]

ULSI و WSI و SoC و 3D-IC

للدلالة على التزايد المستمر في التعقيد، تم استحداث مصطلح ULSI (التكامل فائق الاتساع) للرقاقات التي تحتوي على أكثر من مليون ترانزستور. [ 106 ] يُعدّ التكامل على مستوى الرقاقة (WSI) تقنيةً لإنشاء دوائر متكاملة ضخمة جدًا باستخدام رقاقة سيليكون كاملة لتصنيع "رقاقة فائقة" واحدة. وبفضل الجمع بين الحجم الكبير والتغليف المُصغّر، وفّر WSI إمكانية خفض التكاليف بشكل ملحوظ في تطبيقات مُحدّدة، ولا سيما الحواسيب العملاقة ذات المعالجة المتوازية الضخمة. وقد اشتُقّ المصطلح نفسه من التكامل واسع النطاق جدًا (VLSI)، الذي كان يُمثّل أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا في وقت تطوير WSI. [ 107 ] [ 108 ]

النظام على شريحة (SoC أو SOC) عبارة عن دائرة متكاملة تضم جميع المكونات اللازمة للحاسوب أو أي نظام آخر على شريحة واحدة. قد يكون تصميم هذا الجهاز معقدًا ومكلفًا، ورغم إمكانية تحقيق تحسينات في الأداء من خلال دمج جميع المكونات المطلوبة على شريحة واحدة، إلا أن تكلفة الترخيص وتطوير جهاز على شريحة واحدة لا تزال تفوق تكلفة الأجهزة المنفصلة. مع الترخيص المناسب، يتم تعويض هذه العيوب بانخفاض تكاليف التصنيع والتجميع، وانخفاض كبير في استهلاك الطاقة: نظرًا لأن الإشارات بين المكونات تبقى على الشريحة، فإن الطاقة المطلوبة أقل بكثير (انظر قسم  التغليف ). [ 109 ] علاوة على ذلك، فإن مصادر الإشارة ووجهاتها تكون أقرب فعليًا على الشريحة، مما يقلل من طول الأسلاك وبالتالي زمن الاستجابة ، وتكاليف طاقة الإرسال ، والحرارة المهدرة من الاتصال بين الوحدات على نفس الشريحة. وقد أدى ذلك إلى استكشاف ما يسمى بأجهزة الشبكة على الشريحة (NoC)، والتي تطبق منهجيات تصميم النظام على الشريحة على شبكات الاتصالات الرقمية بدلاً من بنى ناقل البيانات التقليدية .

تتكون الدائرة المتكاملة ثلاثية الأبعاد (3D-IC) من طبقتين أو أكثر من المكونات الإلكترونية النشطة المدمجة رأسيًا وأفقيًا في دائرة واحدة. ويتم التواصل بين الطبقات باستخدام إشارات مدمجة في الشريحة، مما يقلل استهلاك الطاقة بشكل كبير مقارنةً بالدوائر المنفصلة المكافئة. ويمكن للاستخدام الأمثل للأسلاك الرأسية القصيرة أن يقلل بشكل ملحوظ من الطول الإجمالي للأسلاك، مما يُسرّع عملية التشغيل. [ 110 ]

وضع العلامات على السيليكون والكتابة على الجدران

لتمكين عملية التمييز أثناء الإنتاج، تحتوي معظم رقائق السيليكون على رقم تسلسلي في إحدى زواياها. ومن الشائع أيضًا إضافة شعار الشركة المصنعة. منذ ابتكار الدوائر المتكاملة، استخدم بعض مصممي الرقائق مساحة سطح السيليكون لإضافة صور أو كلمات خفية غير وظيفية. تُظهر هذه الإضافات الفنية، التي غالبًا ما تُصمم بعناية فائقة، إبداع المصممين وتُضفي لمسة شخصية على المكونات العملية. ويُشار إليها أحيانًا باسم فن الرقائق ، أو فن السيليكون، أو جرافيتي السيليكون، أو خربشة السيليكون. [ 111 ]

الدوائر المتكاملة وعائلات الدوائر المتكاملة

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 "أساسيات الرقائق الدقيقة" . ASML .
  2. ↑ "الدائرة المتكاملة (IC)" . JEDEC .
  3. ↑ وايلي، أندرو (2009). "أولى الدوائر المتكاملة أحادية الرقاقة" . مؤرشف من الأصل في 4 مايو 2018. تم الاسترجاع في 14 مارس 2011. في الوقت الحاضر ، عندما يقول الناس "دائرة متكاملة"، فإنهم يقصدون عادةً دائرة متكاملة أحادية الرقاقة، حيث يتم بناء الدائرة بأكملها في قطعة واحدة من السيليكون.
  4. ↑ هورويتز، بول ؛ هيل ، وينفيلد (1989). فن الإلكترونيات ( الطبعة الثانية). مطبعة جامعة كامبريدج. ص 61. ISBN   978-0-521-37095-0الدوائر المتكاملة ، التي حلت إلى حد كبير محل الدوائر المصنوعة من الترانزستورات المنفصلة، ​​هي في حد ذاتها مجرد مصفوفات من الترانزستورات والمكونات الأخرى المصنوعة من شريحة واحدة من مادة أشباه الموصلات.
  5. 1 2 3 روستكي، جورج. "الوحدات المصغرة: الحزمة المثالية" . إي إي تايمز . مؤرشف من الأصل في 7 يناير 2010. تم الاطلاع عليه في 23 أبريل 2018 .
  6. ↑ "وحدة RCA الصغيرة" . مقتنيات رقائق الكمبيوتر القديمة، والتذكارات، والمجوهرات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أبريل 2018 .
  7. ↑ دومر، جي دبليو إيه؛ روبرتسون، جيه. ماكنزي (16 مايو 2014). حولية البيانات الأمريكية للإلكترونيات الدقيقة 1964-1965 . إلسيفير. الصفحات 392-397 ، 405-406 . ISBN  978-1-4831-8549-1.
  8. ↑ "الشريحة التي صنعها جاك غيرت العالم" . شركة تكساس إنسترومنتس. 9 سبتمبر 1997. مؤرشف من الأصل في 18 أبريل 2000.
  9. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 3138743 ، كيلبي، جاك س.، "دوائر إلكترونية مصغرة"، نُشرت في 23 يونيو 1964 
  10. ↑ وينستون، برايان (1998). تكنولوجيا الإعلام والمجتمع: تاريخ: من التلغراف إلى الإنترنت . روتليدج. ص 221. ISBN  978-0-415-14230-4.
  11. ↑ "شركة تكساس إنسترومنتس - أول حاسوب قائم على الدوائر المتكاملة عام 1961" . شركة تكساس إنسترومنتس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أغسطس 2012 .
  12. ↑ «جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2000» . جائزة نوبل . 10 أكتوبر 2000.
  13. 1 2 3 "الدوائر المتكاملة" . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أغسطس 2019 .
  14. 1 2 "1959: براءة اختراع مفهوم الدائرة المتكاملة المتجانسة العملية" . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أغسطس 2019 .
  15. 12US2802760A,Lincoln, Derick&Frosch, Carl J.,"Oxidation of semiconductive surfaces for controlled diffusion",issued 13 August 1957 
  16. 12Frosch, C. J.; Derick, L (1957). "Surface Protection and Selective Masking during Diffusion in Silicon". Journal of the Electrochemical Society. 104 (9): 547. doi:10.1149/1.2428650.
  17. 12Lojek, Bo (2007). History of Semiconductor Engineering. Springer Science & Business Media. p. 120. ISBN 9783540342588.
  18. ↑Fuller, C. S.; Ditzenberger, J. A. (July 1953). "Diffusion of Lithium into Germanium and Silicon". Physical Review. 91 (1): 193. Bibcode:1953PhRv...91..193F. doi:10.1103/PhysRev.91.193.
  19. ↑Fuller, C. S.; Struthers, J. D.; Ditzenberger, J. A.; Wolfstirn, K. B. (15 March 1954). "Diffusivity and Solubility of Copper in Germanium". Physical Review. 93 (6): 1182–1189. Bibcode:1954PhRv...93.1182F. doi:10.1103/PhysRev.93.1182.
  20. ↑Fuller, C. S.; Ditzenberger, J. A. (May 1956). "Diffusion of Donor and Acceptor Elements in Silicon". Journal of Applied Physics. 27 (5): 544–553. Bibcode:1956JAP....27..544F. doi:10.1063/1.1722419.
  21. ↑Fuller, C.S.; Whelan, J.M. (August 1958). "Diffusion, solubility, and electrical behavior of copper in gallium arsenide". Journal of Physics and Chemistry of Solids. 6 (2–3): 173–177. Bibcode:1958JPCS....6..173F. doi:10.1016/0022-3697(58)90091-X.
  22. ↑Miller, R. C.; Savage, A. (December 1956). "Diffusion of Aluminum in Single Crystal Silicon". Journal of Applied Physics. 27 (12): 1430–1432. Bibcode:1956JAP....27.1430M. doi:10.1063/1.1722283.
  23. ↑ هول، إلدون سي. (1996). رحلة إلى القمر: تاريخ حاسوب توجيه أبولو . مكتبة الطيران. المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية. ص 18-19 . ISBN  978-1-56347-185-8تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أكتوبر 2023 .
  24. ↑ "رواد الحوسبة - جيمس ل. بوي" . جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 مايو 2020 .
  25. 1 2 "معالج تكساس إنسترومنتس TMX 1795: المعالج الدقيق (شبه) الأول المنسي" . مدونة كين شريف . 25 أكتوبر 1970.
  26. ↑ كو، يو (1 يناير 2013). "تقنية الترانزستور ذي الأغشية الرقيقة - الماضي والحاضر والمستقبل" (ملف PDF) . واجهة الجمعية الكهروكيميائية . 22 (1): 55-61 . Bibcode : 2013ECSIn..22a..55K . doi : 10.1149/2.F06131if .
  27. ↑ هاف، هوارد؛ ريوردان، مايكل (سبتمبر 2007). "فروش وديريك: بعد خمسين عامًا (مقدمة)". واجهة الجمعية الكهروكيميائية . 16 (3): 29. doi : 10.1149/2.F02073IF .
  28. ↑ كانغ، د. (1991). "جهاز سطحي من السيليكون وثاني أكسيد السيليكون". أجهزة أشباه الموصلات: أوراق بحثية رائدة . ص 583-596 . doi : 10.1142/9789814503464_0076 . ISBN  978-981-02-0209-5.
  29. ↑ لويك، بو (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . برلين، هايدلبرغ: سبرينغر. ص 321. ISBN  978-3-540-34258-8.
  30. ↑ ليجينزا، جيه آر؛ سبيتزر، دبليو جي (يوليو 1960). "آليات أكسدة السيليكون في البخار والأكسجين". مجلة فيزياء وكيمياء المواد الصلبة . 14 : 131-136 . Bibcode : 1960JPCS...14..131L . doi : 10.1016/0022-3697(60)90219-5 .
  31. 1 2 لوز، ديفيد (4 ديسمبر 2013). "من اخترع الترانزستور؟" . متحف تاريخ الحاسوب .
  32. ↑ باسيت، روس نوكس (2002). إلى العصر الرقمي: مختبرات الأبحاث، والشركات الناشئة، وصعود تقنية MOS . مطبعة جامعة جونز هوبكنز . ص 53-54 . ISBN  978-0-8018-6809-2.
  33. ↑ باسيت، روس نوكس (2007). إلى العصر الرقمي: مختبرات الأبحاث، والشركات الناشئة، وصعود تقنية MOS . مطبعة جامعة جونز هوبكنز . الصفحات 22-25 . ISBN  9780801886393.
  34. ↑ "معالم بارزة: أول دائرة متكاملة لأشباه الموصلات (IC)، 1958" . شبكة التاريخ العالمي لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . تم الاطلاع عليه في 3 أغسطس 2011 .
  35. ↑ "المعالم البارزة: قائمة معالم IEEE البارزة" . موسوعة تاريخ الهندسة والتكنولوجيا . 9 ديسمبر 2020.
  36. 1 2 3 4 "سلحفاة الترانزستورات تفوز بالسباق - ثورة متحف تاريخ الحاسوب" . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2019 .
  37. 1 2 "1964 - طرح أول شريحة MOS تجارية" . متحف تاريخ الحاسوب .
  38. 1 2 3 4 شريف، كين (سبتمبر 2016). "القصة المدهشة لأولى المعالجات الدقيقة". IEEE Spectrum . 53 (9): 48-54 . doi : 10.1109/MSPEC.2016.7551353 .
  39. ↑ "1968: تطوير تقنية بوابة السيليكون للدوائر المتكاملة" . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 يوليو 2019 .
  40. ↑ "1968: تطوير تقنية بوابة السيليكون للدوائر المتكاملة" . محرك السيليكون . متحف تاريخ الحاسوب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أكتوبر 2019 .
  41. ↑ هيتينجر، ويليام سي. (1973). "تقنية أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة". مجلة ساينتفك أمريكان . 229 (2): 48-59 . Bibcode : 1973SciAm.229b..48H . doi : 10.1038/scientificamerican0873-48 . JSTOR 24923169 . 
  42. ↑ كانيلوس، مايكل (11 فبراير 2003). "قانون مور سيستمر لعقد آخر" . سي نت .
  43. ↑ دافاري، بيجان؛ دينارد، روبرت هـ.؛ شهيدي، غفام ج. (1995). "تطوير تقنية CMOS لتحقيق أداء عالٍ واستهلاك منخفض للطاقة - السنوات العشر القادمة" (ملف PDF) . وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . المجلد 83، العدد 4، الصفحات 595-606 . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 5 يناير 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 نوفمبر 2016 .   
  44. ↑ "كوالكوم وسامسونج تتعاونان في تقنية تصنيع 10 نانومتر لأحدث معالج سنابدراجون 835 للهواتف المحمولة" . غرفة أخبار سامسونج . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 فبراير 2017 .
  45. 1 2 "داخل باسكال: أحدث منصة حوسبة من إنفيديا" . إنفيديا. 5 أبريل 2016.15,300,000,000 ترانزستور في 610 مم 2 .
  46. ↑ "خارطة الطريق الدولية للأجهزة والأنظمة" (ملف PDF) . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. 2016.
  47. ↑ «جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2009» . مؤسسة نوبل. 6 أكتوبر 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أكتوبر 2009 ..
  48. ↑ فوجيتا، هـ. (1997). عقد من الزمن في مجال الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة ومستقبلها . ورشة العمل الدولية السنوية العاشرة حول الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة. doi : 10.1109/MEMSYS.1997.581729 .
  49. ↑ ناراسيمها، أ.؛ وآخرون (2008). "جهاز إرسال واستقبال كهروضوئي QSFP بسرعة 40 جيجابت/ثانية بتقنية CMOS سيليكون على عازل 0.13 ميكرومتر" . وقائع مؤتمر اتصالات الألياف الضوئية (OFC) : OMK7. 
  50. ↑ "شركة تصنيع رقائق بصرية تركز على الحوسبة عالية الأداء" . 7 أبريل 2022.
  51. ↑ بيركهولز، م.؛ ماي، أ.؛ فينغر، س.؛ ميلياني، س.؛ شولز، ر. (2016). "وحدات تكنولوجية من الإلكترونيات الدقيقة والنانوية لعلوم الحياة" . مجلة WIREs للطب النانوي والتكنولوجيا الحيوية النانوية . 8 (3): 355-377 . doi : 10.1002/wnan.1367 . PMID 26391194 . 
  52. ↑ غراهام، أنتوني إتش دي؛ روبنز، جون؛ بوين، كريس آر؛ تايلور، جون (2011). "تسويق تقنية الدوائر المتكاملة CMOS في مصفوفات متعددة الأقطاب لأجهزة الاستشعار الحيوية القائمة على علم الأعصاب والخلايا" . مجلة Sensors . 11 (5): 4943-4971 . Bibcode : 2011Senso..11.4943G . doi : 10.3390/s110504943 . PMC 3231360. PMID 22163884 .  
  53. ↑ أور-باخ، تسفي (23 ديسمبر 2013). "لماذا تُعدّ تقنية SOI مستقبل أشباه الموصلات؟" . مجتمع تصنيع وتصميم أشباه الموصلات . مؤرشف من الأصل في 29 نوفمبر 2014.
  54. ↑ "ظهور ذاكرة فلاش سامسونج ثمانية الطبقات في هاتف آيفون 4 من آبل" . سيليكونيكا . 13 سبتمبر 2010.
  55. ↑ شركة ياماتاكي (2002). "مستشعر درجة حرارة لاسلكي كروي من أشباه الموصلات" . مجلة نيتشر إنترفيس . 7 : 58-59 . مؤرشف من الأصل في 7 يناير 2009.
  56. ↑ تاكيدا، نوبو. "تطبيقات تقنية أشباه الموصلات الكروية في الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 1 يناير 2015.
  57. ↑ "التغليف المتقدم" .
  58. ↑ "2.5D" . هندسة أشباه الموصلات .
  59. ↑ "الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد" . هندسة أشباه الموصلات .
  60. ^ "شبلت" . ويكي تشيب . 28 فبراير 2021.
  61. ↑ "لمواكبة قانون مور، يلجأ مصنّعو الرقائق إلى 'الرقائق الصغيرة'"" . Wired . 11 يونيو 2018.
  62. ↑ شودت، كريستوفر (16 أبريل 2019). "هذا هو عام شريحة المعالج المركزي 'الرقاقة'"" . Engadget .
  63. ↑ "بناء إلكترونيات الطاقة باستخدام أنابيب مجهرية يمكن أن يوفر مبالغ طائلة من المال" . IEEE Spectrum .
  64. ↑ "شركة ناشئة تُصغّر حجم مُبرّد بلتييه، وتضعه في غلاف الشريحة" . آرس تكنيكا . 10 يناير 2008.
  65. ↑ "التوصيل السلكي مقابل تغليف الرقاقة المقلوبة" . مجلة أشباه الموصلات . 10 ديسمبر 2016.
  66. ↑ لابيدوس، مارك (16 أبريل 2015). "طرح تقنية FinFET أبطأ من المتوقع" . هندسة أشباه الموصلات.
  67. ↑ باسو، جويديب (9 أكتوبر 2019). "من التصميم إلى التصنيع النهائي في تقنية تصنيع الدوائر المتكاملة CMOS بتقنية SCL 180 نانومتر". مجلة IETE للتعليم . 60 (2): 51-64 . arXiv : 1908.10674 . doi : 10.1080/09747338.2019.1657787 .
  68. ↑ "نبذة عن صناعة أتمتة التصميم الإلكتروني" . اتحاد أتمتة التصميم الإلكتروني . مؤرشف من الأصل في 2 أغسطس 2015. تم الاطلاع عليه في 29 يوليو 2015 .
  69. ↑ غراي، بول ر.؛ هيرست، بول ج.؛ لويس، ستيفن هـ.؛ ماير، روبرت ج. (2009). تحليل وتصميم الدوائر المتكاملة التناظرية . وايلي. ISBN 978-0-470-24599-6.
  70. ↑ راباي، جان م.؛ تشاندراكاسان، أنانثا؛ نيكوليتش، بوريفوي (2003). الدوائر المتكاملة الرقمية ( الطبعة الثانية). بيرسون. ISBN  978-0-13-090996-1.
  71. ↑ بيكر، جاكوب (2008). CMOS: تصميم الدوائر ذات الإشارات المختلطة . وايلي. ISBN 978-0-470-29026-2.
  72. ↑ "نظرة عامة على جهاز ستراتيكس 10" (ملف PDF) . ألترا . 12 ديسمبر 2015.
  73. ^ ناثواد، ل. زرغاري، م.؛ سامافاتي، ه.؛ ميهتا، س. خيرخاكي، أ.؛ تشن، ب. وآخرون . "20.2: راديو SoC CMOS MIMO ثنائي النطاق لشبكة LAN اللاسلكية IEEE 802.11n" (PDF) . استضافة الويب للكيان IEEE . IEEE. مؤرشفة من الأصلي (PDF) في 23 أكتوبر 2016 . تم الاسترجاع 22 أكتوبر 2016 . 
  74. ↑ "تقنية FinFETs بتقنيتي 16 نانومتر/14 نانومتر: تمكين آفاق جديدة في مجال الإلكترونيات" . مجلة التصميم الإلكتروني . 17 يناير 2013.
  75. ↑ ميد، كارفر ؛ كونواي، لين (1991). مقدمة في أنظمة VLSI . أديسون ويسلي. ISBN 978-0-201-04358-7. OCLC 634332043 . 
  76. ↑ كوكولاس، ألكسندر (مايو 1970). اللحام بالموجات فوق الصوتية في الأعمال الساخنة - طريقة لتسهيل تدفق المعدن من خلال عمليات الترميم . وقائع المؤتمر العشرين لمكونات الإلكترونيات التابع لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. واشنطن العاصمة، الصفحات 549-556 . 
  77. ↑ سميث، رايان (15 مايو 2020). "شركة TSMC تبني مصنعًا لرقائق 5 نانومتر في أريزونا، ومن المقرر أن يبدأ تشغيله في عام 2024" . أناندتك . مؤرشف من الأصل في 15 مايو 2020.
  78. ↑ "سلسلة الدوائر المتكاملة 145" (باللغة الروسية) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أبريل 2012 .
  79. ↑ معمر، خالد (16 سبتمبر 2016). "معالج AMD Zen ومقبس AM4 في صورة، سيتم إطلاقهما في فبراير 2017 - تصميم PGA بـ 1331 دبوسًا مؤكد" . Wccftech . تم الاطلاع عليه في 20 مايو 2018 .
  80. ↑ "Ryzen 5 2500U – AMD" . WikiChip . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 مايو 2018 .
  81. ↑ أونغ، غوردون ماه (30 مايو 2017). "مقبس معالج AMD Threadripper 'TR4' ضخم للغاية" . PCWorld . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 مايو 2018 .
  82. ↑ "الحماية القانونية الفيدرالية لأعمال الأقنعة" (ملف PDF) . مكتب حقوق النشر بالولايات المتحدة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أكتوبر 2016 .
  83. ↑ "معاهدة واشنطن بشأن الملكية الفكرية فيما يتعلق بالدوائر المتكاملة" . المنظمة العالمية للملكية الفكرية .
  84. في الأول من يناير/كانون الثاني عام 1995، دخلت اتفاقية جوانب حقوق الملكية الفكرية المتصلة بالتجارة (اتفاقية تريبس) (الملحق 1 ج لاتفاقية منظمة التجارة العالمية) حيز التنفيذ. يحمي الجزء الثاني، القسم 6 من اتفاقية تريبس منتجات رقائق أشباه الموصلات، وكان هذا الجزء أساس الإعلان الرئاسي رقم 6780 الصادر في 23 مارس/آذار عام 1995، بموجب المادة 902 (أ) (2) من قانون حماية رقائق أشباه الموصلات، والذي وسّع نطاق الحماية ليشمل جميع أعضاء منظمة التجارة العالمية الحاليين والمستقبليين.
  85. ↑ كانت اليابان أول دولة تسن نسختها الخاصة من قانون SCPA، وهو القانون الياباني "المتعلق بتصميم الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات" لعام 1985.
  86. ↑ في عام 1986، أصدرت المفوضية الأوروبية توجيهًا يلزم أعضاءها باعتماد تشريعات وطنية لحماية تضاريس أشباه الموصلات. توجيه المجلس 1987/54/EEC الصادر في 16 ديسمبر 1986 بشأن الحماية القانونية لتضاريس منتجات أشباه الموصلات ، المادة 1(1)(ب)، الجريدة الرسمية للاتحاد الأوروبي لعام 1987 (L 24) 36.
  87. ↑ ستيرن، ريتشارد (1985). "القانون الجزئي". IEEE Micro . 5 (4): 90–92 . Bibcode : 1985IMicr...5d..90S . doi : 10.1109/MM.1985.304489 .
  88. ↑ رادومسكي، ليون (2000). "بعد ستة عشر عامًا من إقرار قانون حماية رقائق أشباه الموصلات الأمريكي: هل الحماية الدولية فعّالة؟" . مجلة بيركلي لقانون التكنولوجيا . 15 : 1069. تاريخ الاطلاع: 13 سبتمبر 2022 .
  89. ↑ كوكونين، كارل أ. الثالث (1997-1998). "ضرورة إلغاء تسجيل طوبوغرافيات الدوائر المتكاملة بموجب قانون TRIPS" . مجلة IDEA: مجلة القانون والتكنولوجيا . 38 : 126. تاريخ الاطلاع: 13 سبتمبر 2022 .
  90. ↑ كلارك، بيتر (14 أكتوبر 2005). "إنتل تدخل عصر المعالجات ذات المليار ترانزستور" . إي إي تايمز . مؤرشف من الأصل في 8 يونيو 2011.
  91. ^ دالماو، م. “المعالجات الدقيقة” (PDF) . الجامعة الدولية للتكنولوجيا في بايون . مؤرشفة من الأصلي (PDF) في 9 أغسطس 2017 . تم الاسترجاع 7 يونيو 2015 .
  92. ↑ نشرة شركة فريبورجواز للعلوم الطبيعية (بالفرنسية). المجلد. 62-63 . 1973. 
  93. ↑ سافير، روبن (مارس 2015). "نظام على شريحة - الدوائر المتكاملة" . مجلة NYLXS . ISBN 9781312995512.
  94. ↑ ميندل، ديفيد أ. (2008). أبولو الرقمية: الإنسان والآلة في رحلات الفضاء . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ISBN 978-0-262-13497-2.
  95. ↑ جينزبيرج، إيلي (1976). الأثر الاقتصادي للبرامج العامة الكبيرة: تجربة ناسا . أوليمبوس. ص 57. ISBN  978-0-913420-68-3.
  96. 1 2 3 جونستون، بوب (1999). كنا نحترق: رواد الأعمال اليابانيون وصياغة العصر الإلكتروني . بيسيك بوكس. ص 47-48 . ISBN  978-0-465-09118-8.
  97. ↑ موسكوفيتز، سانفورد ل. (2016). ابتكار المواد المتقدمة: إدارة التكنولوجيا العالمية في القرن الحادي والعشرين . جون وايلي وأولاده . ص 165-167 . ISBN  9780470508923.
  98. ↑ بويسل، لي (12 أكتوبر 2007). "كيفية تحقيق مليونك الأول (ونصائح أخرى لرواد الأعمال الطموحين)" . عرض تقديمي لقسم الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب بجامعة ميشيغان / تسجيلات قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب .
  99. ↑ كيلبي، جيه إس (2007). "دوائر إلكترونية مصغرة [ براءة اختراع أمريكية رقم 3,138,743 ] " . نشرة جمعية دوائر الحالة الصلبة التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 12 (2): 44-54 . doi : 10.1109/N-SSC.2007.4785580 .
  100. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 3138743 
  101. ↑ هيتينجر، ويليام سي. (1973). "تقنية أشباه الموصلات المعدنية المؤكسدة". مجلة ساينتفك أمريكان . المجلد 229، العدد 2. الصفحات 48-59 . Bibcode : 1973SciAm.229b..48H . doi : 10.1038/scientificamerican0873-48 . JSTOR 24923169 .    
  102. ↑ كانيلوس، مايكل (16 يناير 2002). "ثورة إنتل العرضية" . سي نت .
  103. ↑ "هندسة الأنظمة باستخدام التكامل واسع النطاق". ورشة العمل الدولية حول إدارة معارف المتطلبات . سان فرانسيسكو: جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE). 9-11 ديسمبر 1968. ص 867. doi : 10.1109/AFIPS.1968.93 . 
  104. ↑ كلارك، بيتر (14 أكتوبر 2005). "إنتل تدخل عصر المعالجات ذات المليار ترانزستور" . إي إي تايمز . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 مايو 2022 .
  105. ↑ "سامسونج أول من ينتج ذاكرة فلاش NAND بسعة 16 جيجابايت بكميات كبيرة" . Phys.org . 30 أبريل 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 مايو 2022 .
  106. ↑ ميندل، جيه دي (نوفمبر 1984). "التكامل واسع النطاق للغاية". معاملات IEEE للأجهزة الإلكترونية . 31 (11): 1555-1561 . Bibcode : 1984ITED...31.1555M . doi : 10.1109/T-ED.1984.21752 .
  107. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 4866501 ، شينفيلد، دانيال، "تكامل على مستوى الرقاقة"، نُشر عام 1985 
  108. ↑ إدواردز، بنج (14 نوفمبر 2022). "هل أنت متعطش للذكاء الاصطناعي؟ حاسوب عملاق جديد يحتوي على 16 شريحة بحجم طبق العشاء" . آرس تكنيكا .
  109. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 6816750 ، كلاس، جيف، "نظام على شريحة"، نُشر عام 2000 
  110. ^ توبول، عبد الواحد. توليب، العاصمة لا؛ شي، ل.؛ فرانك، دي جي؛ بيرنشتاين، ك. ستين، SE؛ كومار، أ. سينجكو، جو؛ يونغ، صباحا؛ جواريني، كيلوواط. إيونج ، م. (يوليو 2006). “الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد”. مجلة آي بي إم للأبحاث والتطوير . 50 (4.5): 491– 506. دوى : 10.1147/rd.504.0491 .
  111. ↑ غولدشتاين، هـ. (مارس 2002). "الفن السري لفن الكتابة على رقائق الكمبيوتر" . مجلة IEEE Spectrum . المجلد 39، العدد 3. الصفحات 50-55 .   

للمزيد من القراءة

  • فيندريك، إتش جيه إم (2025). الدوائر المتكاملة بتقنية CMOS النانومترية، من الأساسيات إلى الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات . سبرينغر. ISBN 978-3-031-64248-7. OCLC 1463505655 . 
  • بيكر، ر.ب.ج. (2010). CMOS: تصميم الدوائر، والتخطيط، والمحاكاة (  الطبعة الثالثة). وايلي-IEEE. ISBN 978-0-470-88132-3. OCLC 699889340 . 
  • مارش، ستيفن ب. (2006). تصميم الدوائر المتكاملة أحادية الليثية عمليًا . دار أرتيك هاوس. رقم ISBN 978-1-59693-036-0. OCLC 1261968369 . 
  • كامينزيند، هانز (2005). تصميم الرقائق التناظرية (ملف PDF) . مكتبة الكتب الافتراضية. رقم ISBN 978-1-58939-718-7OCLC 926613209. مؤرشف من الأصل (PDF) بتاريخ 12 يونيو 2017. هانز كامينزيند هو مخترع المؤقت 555 
  • هودجز، ديفيد؛ جاكسون، هوراس؛ صالح، ريسفي (2003). تحليل وتصميم الدوائر المتكاملة الرقمية . ماكجرو هيل. ISBN 978-0-07-228365-5. OCLC 840380650 . 
  • راباي، ج.م.؛ تشاندراكاسان، أ.؛ نيكوليتش، ب. (2003). الدوائر المتكاملة الرقمية (  الطبعة الثانية). بيرسون. ISBN 978-0-13-090996-1. OCLC 893541089 . 
  • ميد، كارفر؛ كونواي، لين (1991). مقدمة في أنظمة VLSI . أديسون ويسلي. ISBN 978-0-201-04358-7. OCLC 634332043 .