Как работает производитель микросхем в Майнкрафт

Неизвестно, кому первому пришла мысль выполнить два или более транзисторов на одном кристалле полупроводника. Возможно, эта идея возникла сразу после начала выпуска полупроводниковых элементов. Известно, что теоретические основы такого подхода были опубликованы в начале 50-х годов прошлого века. Меньше 10 лет ушло на преодоление технологических проблем, и уже в начале 60-х годов было выпущено первое устройство, содержащее в одном корпусе несколько электронных компонентов – микросхема (чип). С того момента человечество встало на путь совершенствования, которому пока не видно конца.

Назначение микросхем

В интегральном исполнении в настоящее время выполняются самые разнообразные электронные узлы с различной степенью интеграции. Из них, как из кубиков, можно собирать различные электронные устройства. Так, схему радиоприемника можно реализовать различными способами. Начальный вариант – воспользоваться микросхемами-наборами транзисторов. Соединив их выводы, можно выполнить приёмное устройство. Следующий этап – использовать отдельные узлы в интегральном исполнении (каждое в своём корпусе):

Угольный генератор и производитель микросхем в Galacticraft 3

• усилитель радиочастоты;
• гетеродин;
• смеситель;
• усилитель звуковой частоты.

Наконец, самый современный вариант – весь приемник в одной микросхеме, надо лишь добавить несколько внешних пассивных элементов. Очевидно, что с ростом степени интеграции построение схем упрощается. Даже полноценный компьютер в настоящее время можно реализовать на одной микросхеме. Его производительность пока будет ниже, чем у обычных вычислительных устройств, но с развитием технологий, возможно, и этот момент удастся победить.

Типы микросхем

В настоящее время выпускается огромное количество типов микросхем. Практически любой законченный электронный узел, стандартный или специализированный, выпускается в микроисполнении. Перечислить и разобрать все типы в рамках одного обзора не представляется возможным. Но в целом по функциональному назначению микросхемы можно разделить на три глобальные категории.

1. Цифровые. Работают с дискретными сигналами. Цифровые уровни подаются на вход, с выхода также снимаются сигналы в цифровом виде. Этот класс устройств охватывает область от простых логических элементов до самых современных микропроцессоров. Сюда же относятся программируемые логические матрицы, устройства памяти и т.п.
2. Аналоговые. Работают с сигналами, изменяющимися по непрерывному закону. Характерный пример такой микросхемы – усилитель звуковой частоты. Также к этому классу относят интегральные линейные стабилизаторы, генераторы сигналов, измерительные датчики и многое другое. К категории аналоговых принадлежат и наборы пассивных элементов (резисторов, RC-цепей и т.п.).
3. Аналогово-цифровые (цифро-аналоговые). Эти микросхемы не только преобразовывают дискретные данные в непрерывные или в обратную сторону. Исходные или полученные сигналы в том же корпусе могут усиливаться, преобразовываться, модулироваться, декодироваться и т.п. Широко распространены аналого-цифровые датчики для связи измерительных цепей различных технологических процессов с вычислительными устройствами.

Также микросхемы делятся по типу производства:

• полупроводниковые – выполняются на одном кристалле полупроводника;
• пленочные – пассивные элементы создаются на основе толстых или тонких пленок;
• гибридные – к пассивным пленочным элементам «подсаживаются» полупроводниковые активные устройства (транзисторы и т.п.).

Но для применения микросхем эта классификация в большинстве случаев особой практической информации не дает.

Корпуса микросхем

Для защиты внутреннего содержимого и для упрощения монтажа микросхемы помещают в корпус. Изначально большая часть микросхем выпускалась в металлической оболочке (круглой или прямоугольной) с гибкими выводами, расположенными по периметру.

Такая конструкция не позволяла использовать все преимущества миниатюризации, так как габариты устройства были очень большими по сравнению с размерами кристалла. К тому же степень интеграции была невелика, что лишь усугубляло проблему. В середине 60-х годов был разработан корпус DIP (dual in-line package) — прямоугольная конструкция с жесткими выводами с двух сторон. Проблема громоздких размеров не была решена, но все же такое решение позволяло достичь большей плотности монтажа, а также упростить автоматизированную сборку электронных схем. Число выводов микросхем в DIP-упаковке составляет от 4 до 64, хотя корпуса с количеством «ног» более 40 все же редкость.

Важно! Шаг выводов у DIP-микросхем отечественного производства составляет 2,5 мм, у импортного – 2,54 мм (1 линия=0,1 дюйма). Из-за этого возникают проблемы при взаимной замене полных, казалось бы, аналогов российского и импортного производства. Небольшое расхождение затрудняет установку в платы и в панели одинаковых по функционалу и расположению выводов устройств.

С развитием электронных технологий стали очевидны недостатки корпусов DIP. Для микропроцессоров стало не хватать количества выводов, а их дальнейшее увеличение требовало увеличения габаритов корпуса. такие микросхемы стали занимать на платах слишком много неиспользуемого места.

Вторая проблема, приблизившая завершение эпохи доминирования DIP – широкое распространение поверхностного монтажа. Элементы стали устанавливаться не в отверстия на плате, а припаиваться непосредственно к контактным площадкам. Этот способ монтажа оказался очень рациональным, поэтому потребовались микросхемы в корпусах, приспособленных к пайке на поверхность. И начался процесс вытеснения устройств для «дырочного» монтажа (true hole) элементами, названными как SMD (surface mounted detail).

Первым шагом к переходу на поверхностный монтаж стали корпуса SOIC и их модификации (SOP, HSOP и другие варианты). У них, как и у DIP, ножки расположены в два ряда по длинным сторонам, но они параллельны нижней плоскости корпуса.

Дальнейшим развитием стал корпус QFP. У этого корпуса квадратной формы выводы расположены по каждой стороне. На него похож корпус PLLC, но он все же ближе к DIP, хотя ноги расположены также по всему периметру.

Некоторое время микросхемы DIP держали свои позиции в секторе программируемых устройств (ПЗУ, контроллеров, PLM), но распространение внутрисхемного программирования вытеснило двухрядные корпуса для true hole и из этой области. Сейчас SMD-исполнение получили даже те детали, монтаж которых в отверстия казался безальтернативным – например, интегральные стабилизаторы напряжения и т.п.

Развитие корпусов для микропроцессоров пошло по иному пути. Так как количество выводов не умещается по периметру ни одного из разумных размеров квадрата, ножки большой микросхемы располагают в виде матрицы (PGA, LGA и т.п.).

Преимущества использования микросхем

Появление микросхем произвело революцию в мире электроники (особенно, в микропроцессорной технике). Компьютеры на лампах, занимающие одну или несколько комнат, вспоминаются как исторический курьез. Но современный процессор содержит около 20 миллиардов транзисторов. Если принять площадь одного транзистора в дискретном исполнении хотя бы в 0,1 кв.см., то площадь, занимаемая процессором в целом, должна будет составлять не менее 200000 квадратных метров – около 2000 трехкомнатных квартир среднего размера.

Также надо предоставить площадь для памяти, звуковой платы, аудиоплаты, сетевого адаптера и других периферийных устройств. Стоимость монтажа такого количества дискретных элементов была бы колоссальной, а надежность работы недопустимо низкой. Поиск неисправности и ремонт заняли бы невероятно много времени. Очевидно, что эпоха персональных компьютеров без микросхем большой степени интеграции не наступила бы никогда. Также без современных технологий не были бы созданы устройства, требующие больших вычислительных мощностей – от бытовых до производственных или научных

Направление развития электроники предопределено на многие годы вперед. Это, в первую очередь, повышение степени интеграции элементов микросхем, что связано с непрерывным развитием технологий. Впереди предстоит качественный скачок, когда возможности микроэлектроники подойдут к пределу, но это вопрос достаточно далекого будущего.

Похожие статьи:

Назначение, характеристики и аналоги транзистора 13001

Что такое светодиод, его принцип работы, виды и основные характеристики

Что такое тиристор, как он работает, виды тиристоров и описание основных характеристик

Описание, характеристики и схема включения стабилизатора напряжения КРЕН 142

Что такое триггер, для чего он нужен, их классификация и принцип работы

Как работает микросхема TL431, схемы включения, описание характеристик и проверка на работоспособность

Источник: odinelectric.ru

Galacticraft/Производитель микросхем

Для работы требует электроэнергии. Для этого нужно подключить его к источнику питания с помощью алюминиевого провода.

Крафт

Использование

1. Убедитесь, что производитель микросхем работает. Для питания можно использовать батарейку, положив её в левый нижний слот, либо использовать генератор, соединив их с помощью алюминиевых проводов или разместив вплотную друг к другу.
2. Алмаз должен быть помещён в верхний левый слот.
3. Красная пыль должна быть помещена в слот со значком красной пыли.
4. Кремний должен быть помещён в два центральных слота.
5. Верхний правый слот определяет тип продукции. Если туда помещён красный повторитель, то производится улучшенная полупроводниковая пластина. Если красный факел, то базовая полупроводниковая пластина. Если лазурит, то солнечная полупроводниковая пластина
6. Правый нижний слот — это выход продукции. Там появляется конечная продукция.

Рецепты

Ингредиент Процесс Результат

Алмаз + Неочищенный кремний + Красная пыль + Красный факел		Базовая полупроводниковая пластина
Алмаз + Неочищенный кремний + Красная пыль + Красный повторитель		Улучшенная полупроводниковая пластина
Алмаз + Неочищенный кремний + Красная пыль + Лазурит		Солнечная полупроводниковая пластина

Источник: minecraft.fandom.com

Оборудование для производства микросхем. Технология их создания

Без чего сложно представить существование современного человека? Конечно, без современной техники. Некоторые вещи так вошли в нашу жизнь, так приелись. Интернет, телевизор, микроволновки, холодильники, стиральные машины – без этого сложно представить современный мир и, конечно, себя в нем.

Что делает практически всю сегодняшнюю технику по-настоящему полезной и нужной?

Какое изобретение предоставило прогрессу широчайшие возможности?

Одно из самых незаменимых открытий человека — технология производства микросхем.

Благодаря ей современная техника имеет такие небольшие размеры. Она компактна и удобна.

Все мы знаем, что в доме может уместиться огромное количество вещей, состоящих из микросхем. Многие из них помещаются в кармане брюк и имеют незначительный вес.

Тернистый путь

Чтобы добиться результата и получить микросхему, ученые трудились долгие годы. Начальные схемы имели огромнейшие по нынешним меркам размеры, они были больше и тяжелее холодильника, при ом что современный холодильник не состоит сплошь из сложных и запутанных схем. Ничего подобного! В нем есть одна маленькая, но превосходящая по своей полезности старые и громоздкие.

Открытие произвело фурор, дав толчок дальнейшему развитию науки и техники, прорыв был сделан. Оборудование для производства микросхем выпущено.

Оборудование

Производство микросхем является непростой задачей, но благо у человека имеются те технологии, которые максимально упрощают задачу производства. Несмотря на сложность, ежедневно выпускается огромное количество микросхем по всему миру. Они постоянно совершенствуются, приобретают новые особенности и повышенные характеристики. Как же появляются эти маленькие, но умные системы? В этом помогает оборудование для производства микросхем, о котором, собственно, говорится далее.

При создании микросхем используются системы электрохимического осаждения, камеры отмывки, лабораторные окислительные камеры, системы электроосаждения меди, фотолитографическое и другое технологическое оборудование.

Фотолитографическое оборудование является самым дорогим и точным в машиностроении. Оно отвечает за создание изображений на кремниевой подложке для выработки намеченной топологии микросхемы. На тонкий слой материала наносится фоторезист, впоследствии подвергающийся облучению фотошаблоном и оптической системой. В процессе работы оборудования идет уменьшение размеров элементов рисунка.

В системах позиционирования ведущую роль играет линейный электродвигатель и лазерный интерферометр, имеющие часто обратную связь. Но, например, в технологии, разработанной московской лабораторией «Амфора», такая связь отсутствует. Это отечественное оборудование имеет более точное перемещение и плавное повторение с обеих сторон, что исключает возможность люфта.

Специальные фильтры защищают маску от нагревания, исходящего от области глубокого ультрафиолета, перенося температуру за 1000 градусов на протяжении долгих месяцев работы.

Низкоэнергетичные ионы осваивают в нанесении на многослойные покрытия. Ранее эта работа выполнялась исключительно методом магнетронного распыления.

Технология производства микросхем

Начинается весь процесс создания с подбора полупроводниковых кристаллов. Самым актуальным является кремний. Тонкую полупроводниковую пластину начищают до возникновения зеркального отображения в ней. В дальнейшем обязательным этапом создания будет фотолитография с применением ультрафиолета при нанесении рисунка. В этом помогает станок для производства микросхем.

Что такое микросхема? Это такой многослойный пирожок из тонких кремниевых пластин. На каждую из них нанесен определенный рисунок. Этот самый рисунок и создается на этапе фотолитографии. Пластины осторожно помещают в специальное оборудование с температурой свыше 700 градусов.

После обжига их промывают водой.

Процесс создания многослойной пластины занимает до двух недель. Фотолитографию проводят многочисленное количество раз вплоть до достижения необходимого результата.

Создание микросхем в России

Отечественные ученые в этой отрасли также имеют собственные технологии производства цифровых микросхем. По всей стране функционируют заводы соответствующего профиля. На выходе технические характеристики мало чем уступают конкурентам из других стран. Отдают предпочтение российским микросхемам в нескольких государствах. Все благодаря зафиксированной цене, которая меньше, чем у западных производителей.

Необходимые составляющие выпуска качественных микросхем

Микросхемы создаются в помещениях, оборудованных системами, контролирующими чистоту воздуха. На всем этапе создания специальные фильтры собирают информацию и обрабатывают воздух, тем самым делая его чище, чем в операционных. Работники на производстве носят специальные защитные комбинезоны, которые часто оборудованы системой внутренней подачи кислорода.

Производство микросхем является прибыльным бизнесом. Хорошие специалисты в этой области всегда востребованы. Практически вся электроника функционирует за счет микросхем. Ими оснащаются современные автомобили. Космические аппараты не смогли бы функционировать без наличия в них микросхем.

Процесс получения регулярно совершенствуется, качество улучшается, возможности расширяются, срок пригодности растет. Микросхемы будут актуальны на протяжении долгих десятков, а то и сотен лет. Главная их задача — приносить пользу на Земле и вне ее.

Источник: businessman.ru