የኮምፒውተር ቴክኖሎጂ በከፍተኛ ፍጥነት እያደገ ነው። ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጨመረ የሚሄዱ መስፈርቶችን የሚያሟሉ አዳዲስ አቀማመጦች እና እድገቶች አሉ። በጣም ከሚያስደስቱ ነገሮች አንዱ በጣም ትልቅ የተቀናጀ ዑደት ነው. ምንድን ነው? ለምን እንደዚህ አይነት ስም አላት? VLSI እንዴት እንደሚገለፅ እናውቃለን ፣ ግን በተግባር ምን ይመስላል? የት ጥቅም ላይ ይውላሉ?
የልማት ታሪክ
በስልሳዎቹ መጀመሪያ ላይ የመጀመሪያው ሴሚኮንዳክተር ማይክሮ ሰርኩይት ታየ። ከዚያን ጊዜ ጀምሮ ማይክሮኤሌክትሮኒክስ ከቀላል ሎጂካዊ አካላት እስከ በጣም ውስብስብ ዲጂታል መሳሪያዎች ድረስ በጣም ረጅም መንገድ ተጉዟል። ዘመናዊ ውስብስብ እና ሁለገብ ኮምፒዩተሮች በአንድ ሴሚኮንዳክተር ነጠላ ክሪስታል ላይ ሊሰሩ ይችላሉ ፣የቦታው ስፋት አንድ ካሬ ሴንቲሜትር ነው።
በሆነ መንገድ ሊኖራቸው ይገባ ነበር።መለየት እና መለየት. በጣም ትልቅ የተቀናጀ ወረዳ (VLSI) የተሰየመው የማይክሮ ሰርክዩት መሰየም ስለሚያስፈልግ ነው፣ይህም የውህደት መጠኑ በአንድ ቺፕ ከ104 ኤለመንቶች በልጧል። በሰባዎቹ መጨረሻ ላይ ተከስቷል. በጥቂት አመታት ውስጥ፣ የማይክሮ ኤሌክትሮኒክስ አጠቃላይ አቅጣጫ ይህ እንደሆነ ግልጽ ሆነ።
ስለዚህ በጣም ትልቅ የተቀናጀ ወረዳ ስያሜ ተሰጥቶታል ምክንያቱም በዚህ አካባቢ የተገኙ ስኬቶችን በሙሉ መመደብ አስፈላጊ ነበር። መጀመሪያ ላይ ማይክሮኤሌክትሮኒክስ በመገጣጠሚያ ስራዎች ላይ የተገነባ እና ብዙ አካላትን በአንድ ነገር በማጣመር ውስብስብ ተግባራትን በመተግበር ላይ ተሰማርቷል.
እና ከዚያ ምን?
መጀመሪያ ላይ፣ የተመረቱ ምርቶች ዋጋ መጨመር ጉልህ ክፍል በትክክል በመገጣጠም ሂደት ውስጥ ነበር። እያንዳንዱ ምርት ማለፍ የነበረባቸው ዋና ዋና ደረጃዎች በንድፍ, በመተግበር እና በንጥረ ነገሮች መካከል ግንኙነቶችን ማረጋገጥ ናቸው. ተግባራቶቹ፣እንዲሁም በተግባር የተተገበሩት የመሳሪያዎቹ ስፋት፣በተጠቀሙባቸው ክፍሎች ብዛት፣አስተማማኝነታቸው እና በአካላዊ ልኬቶች ብቻ የተገደቡ ናቸው።
ስለዚህ አንዳንድ በጣም ትልቅ የተቀናጀ ወረዳ ከ10 ኪሎ ግራም በላይ ይመዝናል ቢሉ በጣም ይቻላል። ብቸኛው ጥያቄ እንደዚህ ያለ ትልቅ ብሎክ ክፍሎችን የመጠቀም ምክንያታዊነት ነው።
ልማት
አንድ ተጨማሪ ትንሽ ዳይግሬሽን ማድረግ እፈልጋለሁ። ከታሪክ አንጻር የተዋሃዱ ሰርኮች በትንሽ መጠን እና ክብደታቸው ይሳባሉ. ምንም እንኳን ቀስ በቀስ, ከልማት ጋር, ለመቀራረብ እድሎች ነበሩየንጥረ ነገሮች አቀማመጥ. እና ብቻ አይደለም. ይህ እንደ የታመቀ አቀማመጥ ብቻ ሳይሆን እንደ ergonomic አመልካቾች መሻሻል ፣ የአፈፃፀም መጨመር እና የተግባር አስተማማኝነት ደረጃ እንደሆነ መረዳት አለበት።
ልዩ ትኩረት ለቁሳዊ እና ለኢነርጂ አመልካቾች መከፈል አለበት፣ ይህም በቀጥታ በእያንዳንዱ ክፍል ጥቅም ላይ በሚውለው ክሪስታል አካባቢ ላይ የተመሠረተ ነው። ይህ በአብዛኛው የተመካው ጥቅም ላይ በሚውለው ንጥረ ነገር ላይ ነው. መጀመሪያ ላይ germanium ለሴሚኮንዳክተር ምርቶች ጥቅም ላይ ይውላል. ነገር ግን ከጊዜ በኋላ፣ ይበልጥ ማራኪ ባህሪያት ባለው በሲሊኮን ተተካ።
አሁን ምን ጥቅም ላይ ይውላል?
ስለዚህ በጣም ትልቅ የተቀናጀ ወረዳ ስያሜ የተሰጠው ብዙ አካላት ስላሉት እንደሆነ እናውቃለን። እነሱን ለመፍጠር በአሁኑ ጊዜ ምን ቴክኖሎጂዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ? በጣም ብዙ ጊዜ እነርሱ በተቻለ 0.25-0.5 ማይክሮን ውስጥ ክፍሎች, እና nanoelectronics, ንጥረ ናኖሜትር ውስጥ የሚለካው የት ክፍሎች ውጤታማ አጠቃቀም ለማሳካት ያደርገዋል ይህም ጥልቅ submicron ክልል, ስለ ይናገራሉ. ከዚህም በላይ የመጀመሪያው ቀስ በቀስ ታሪክ ይሆናል, እና በሁለተኛው ውስጥ ብዙ እና ብዙ ግኝቶች ተደርገዋል. እየተፈጠሩ ያሉ እድገቶች አጭር ዝርዝር ይኸውና፡
- እጅግ በጣም ትልቅ የሲሊኮን ወረዳዎች። በጥልቁ ንኡስ ማይክሮን ክልል ውስጥ አነስተኛ የአካል ክፍሎች መጠኖች አሏቸው።
- ባለከፍተኛ ፍጥነት heterojunction መሳሪያዎች እና የተቀናጁ ወረዳዎች። እነሱ የተገነቡት በሲሊኮን ፣ ጀርመኒየም ፣ ጋሊየም አርሴንዲድ እና ሌሎች በርካታ ውህዶች ላይ ነው።
- የ nanoscale መሳሪያዎች ቴክኖሎጂ፣ ከነሱም ናኖሊቶግራፊ በተናጠል መጠቀስ አለበት።
ምንም እንኳን ትናንሽ መጠኖች እዚህ ቢጠቁሙም፣ የትኛው እንደሆነ ግን መሳሳት አያስፈልግም።የመጨረሻው እጅግ በጣም ትልቅ የተቀናጀ ወረዳ። የእሱ አጠቃላይ ልኬቶች በሴንቲሜትር ሊለያዩ ይችላሉ, እና በአንዳንድ ልዩ መሳሪያዎች ውስጥ ሜትር. ማይክሮሜትሮች እና ናኖሜትሮች የነጠላ ኤለመንቶች መጠን (እንደ ትራንዚስተሮች ያሉ) ናቸው፣ እና ቁጥራቸው በቢሊዮኖች ሊደርስ ይችላል!
እንዲህ ያለ ቁጥር ቢኖርም እጅግ በጣም ትልቅ የሆነ የተቀናጀ ወረዳ ብዙ መቶ ግራም ሊመዝን ይችላል። ምንም እንኳን በጣም ከባድ ከመሆኑ የተነሳ ትልቅ ሰው እንኳን በራሱ ማንሳት አይችልም.
እንዴት ይፈጠራሉ?
ዘመናዊ ቴክኖሎጂን እናስብ። ስለዚህ፣ እጅግ በጣም ንፁህ ሴሚኮንዳክተር ነጠላ-ክሪስታል ቁሶች፣ እንዲሁም የቴክኖሎጂ ሪጀንቶች (ፈሳሽ እና ጋዞችን ጨምሮ) ለመፍጠር የሚያስፈልግዎ፡
- በዋፈር ማቀነባበሪያ እና ማጓጓዣ አካባቢ እጅግ በጣም ንፁህ የስራ ሁኔታዎችን ያረጋግጡ።
- የቴክኖሎጂ ስራዎችን ማዳበር እና የመሳሪያዎች ስብስብ መፍጠር፣በራስ ሰር የሂደት ቁጥጥር የሚኖርበት። ይህ የተወሰነውን የማቀነባበር ጥራት እና ዝቅተኛ የብክለት ደረጃዎችን ለማረጋገጥ አስፈላጊ ነው. ምንም እንኳን ስለተፈጠረው የኤሌክትሮኒክስ አካላት ከፍተኛ አፈፃፀም እና አስተማማኝነት መዘንጋት የለብንም.
ኤለመንቶች ሲፈጠሩ፣ መጠኑ በናኖሜትር ሲሰላ ቀልድ ነው? ወዮ፣ አንድ ሰው አስደናቂ ትክክለኛነትን የሚጠይቁ ተግባራትን ማከናወን አይችልም።
የአገር ውስጥ አምራቾችስ?
ለምንእጅግ በጣም ትልቅ የተቀናጀ ዑደት ከውጭ እድገቶች ጋር በጥብቅ የተቆራኘ ነው? ባለፈው ክፍለ ዘመን በ 50 ዎቹ መጀመሪያ ላይ የዩኤስኤስ አር ኤስ በኤሌክትሮኒክስ ልማት ውስጥ ሁለተኛ ቦታ ወሰደ. አሁን ግን ለአገር ውስጥ አምራቾች ከውጭ ኩባንያዎች ጋር መወዳደር እጅግ በጣም ከባድ ነው። ቢሆንም ሁሉም መጥፎ አይደለም።
ስለዚህ ውስብስብ የሳይንስ-ተኮር ምርቶች መፈጠርን በተመለከተ, የሩስያ ፌደሬሽን አሁን ሁኔታዎች, እና ሰራተኞች እና ሳይንሳዊ አቅም እንዳለው በእርግጠኝነት መናገር እንችላለን. የተለያዩ የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎችን ማልማት የሚችሉ ጥቂት ድርጅቶች እና ተቋማት አሉ። እውነት ነው፣ ይህ ሁሉ በተወሰነ መጠን አለ።
ስለዚህ ብዙውን ጊዜ ከፍተኛ የቴክኖሎጂ "ጥሬ ዕቃዎች" ለልማት ጥቅም ላይ ሲውል እንደ VLSI ሜሞሪ, ማይክሮፕሮሰሰር እና ተቆጣጣሪዎች በውጭ አገር ተሠርተዋል. ግን በተመሳሳይ ጊዜ የተወሰኑ የሲግናል ሂደት እና ስሌት ችግሮች በፕሮግራማዊ መንገድ ተፈተዋል።
ምንም እንኳን ከተለያዩ አካላት ብቻ መሳሪያዎችን መግዛት እና መገጣጠም እንደምንችል መገመት ባይቻልም። በተጨማሪም የአገር ውስጥ የአቀነባባሪዎች፣ ተቆጣጣሪዎች፣ እጅግ በጣም ግዙፍ የተቀናጁ ወረዳዎች እና ሌሎች እድገቶች አሉ። ግን ፣ ወዮ ፣ በውጤታማነታቸው ከዓለም መሪዎች ጋር መወዳደር አይችሉም ፣ ይህም የንግድ አተገባበርን አስቸጋሪ ያደርገዋል ። ነገር ግን ብዙ ሃይል በማይፈልጉበት ወይም አስተማማኝነትን ለመንከባከብ በሚያስፈልግዎ የቤት ውስጥ ስርዓቶች ውስጥ እነሱን መጠቀም በጣም የሚቻል ነው።
PLCs ለፕሮግራም ሎጂክ
ይህ በተለየ የተመደበ ተስፋ ሰጪ የእድገት አይነት ነው። መፍጠር በሚፈልጉባቸው ቦታዎች ከውድድር ውጪ ናቸው።በሃርድዌር አተገባበር ላይ ያተኮሩ ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው ልዩ መሣሪያዎች። ለዚህም ምስጋና ይግባውና የሂደቱን ሂደት ትይዩ የማድረግ ተግባር ተፈትቷል እና አፈፃፀሙ በአስር እጥፍ ይጨምራል (ከሶፍትዌር መፍትሄዎች ጋር ሲወዳደር)።
በመሰረቱ፣እነዚህ እጅግ በጣም ትልቅ መጠን ያላቸው የተቀናጁ ዑደቶች ተጠቃሚዎች በመካከላቸው ያለውን ግንኙነት እንዲያበጁ የሚያስችላቸው ሁለገብ፣ሊዋቀር የሚችል ተግባር ለዋጮች አሏቸው። እና ሁሉም በአንድ ክሪስታል ላይ ነው. ውጤቱም አጭር የግንባታ ዑደት፣ ለአነስተኛ ደረጃ ምርት ኢኮኖሚያዊ ጥቅም እና በማንኛውም የንድፍ ደረጃ ላይ ለውጦችን የማድረግ ችሎታ ነው።
በፕሮግራም ሊደረጉ የሚችሉ አመክንዮዎች እጅግ በጣም ትልቅ የተቀናጁ ወረዳዎች ልማት ብዙ ወራትን ይወስዳል። ከዚያ በኋላ, በተቻለ መጠን በአጭር ጊዜ ውስጥ የተዋቀሩ ናቸው - እና ይሄ ሁሉም በአነስተኛ ወጪዎች ደረጃ ላይ ነው. የሚፈጥሯቸው ምርቶች የተለያዩ አምራቾች፣ አርክቴክቸር እና ችሎታዎች አሉ ይህም ተግባራትን የማጠናቀቅ አቅምን በእጅጉ ይጨምራል።
እንዴት ነው የሚመደቡት?
ብዙውን ጊዜ ለዚህ ጥቅም ላይ ይውላል፡
- አመክንዮአዊ አቅም (የውህደት ደረጃ)።
- የውስጥ መዋቅር ድርጅት።
- በፕሮግራም ሊሰራ የሚችል ንጥል አይነት ጥቅም ላይ ይውላል።
- የተግባር መቀየሪያ አርክቴክቸር።
- የውስጣዊ ራም መገኘት/አለመኖር።
እያንዳንዱ ንጥል ነገር ትኩረት ሊሰጠው ይገባል። ግን ወዮ፣ የጽሁፉ መጠን የተወሰነ ነው፣ ስለዚህ በጣም አስፈላጊ የሆነውን አካል ብቻ እንመለከታለን።
ምንድን ነው።ምክንያታዊ አቅም?
ይህ በጣም ትልቅ መጠን ላለው የተቀናጁ ወረዳዎች በጣም አስፈላጊው ባህሪ ነው። በውስጣቸው ያሉት ትራንዚስተሮች ቁጥር በቢሊዮኖች ውስጥ ሊሆን ይችላል. ግን በተመሳሳይ ጊዜ, መጠናቸው ከአንድ ማይክሮሜትር አሳዛኝ ክፍልፋይ ጋር እኩል ነው. ነገር ግን በመዋቅሮች ድግግሞሽ ምክንያት አመክንዮአዊ አቅም የሚለካው መሳሪያውን ለመተግበር በሚያስፈልጉት በሮች ብዛት ነው።
እነሱን ለመሰየም በመቶ ሺዎች እና በሚሊዮን የሚቆጠሩ አሃዶች አመላካቾች ጥቅም ላይ ይውላሉ። የሎጂክ አቅም ዋጋ ከፍ ባለ መጠን፣ እጅግ በጣም ትልቅ የሆነ የተቀናጀ ወረዳ ብዙ እድሎች ሊሰጠን ይችላል።
ስለተከተሏቸው ግቦች
VLSI በመጀመሪያ የተፈጠረው ለአምስተኛ ትውልድ ማሽኖች ነው። በአምራችነታቸው ውስጥ በዥረት አርክቴክቸር እና የማሰብ ችሎታ ያለው የሰው-ማሽን በይነገጽ ትግበራ ተመርተዋል ፣ ይህም ለችግሮች ስልታዊ መፍትሄን ብቻ ሳይሆን ማሻን በምክንያታዊነት እንዲያስብ ፣ በራስ የመማር እና ምክንያታዊ የመሳል እድል ይሰጣል ። መደምደሚያዎች።
ግንኙነት በተፈጥሮ ቋንቋ የንግግር ቅፅን በመጠቀም እንደሚካሄድ ይታሰብ ነበር። ደህና, በአንድ ወይም በሌላ መንገድ ተተግብሯል. ግን አሁንም ፣ ከችግር-ነጻ ተስማሚ እጅግ በጣም ትልቅ የተቀናጁ ወረዳዎችን ከመፍጠር በጣም የራቀ ነው። እኛ ግን የሰው ልጅ በልበ ሙሉነት ወደ ፊት እየሄድን ነው። በዚህ ውስጥ የVLSI ዲዛይን አውቶሜሽን ትልቅ ሚና ይጫወታል።
ከዚህ ቀደም እንደተገለፀው ይህ ብዙ የሰው እና የጊዜ ሀብቶችን ይፈልጋል። ስለዚህ, ገንዘብን ለመቆጠብ አውቶማቲክ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል. ከሁሉም በላይ በቢሊዮኖች መካከል ግንኙነቶችን መመስረት አስፈላጊ በሚሆንበት ጊዜአካላት ፣ የበርካታ ደርዘን ሰዎች ቡድን እንኳን በእሱ ላይ ዓመታት ያሳልፋሉ። ትክክለኛው ስልተ ቀመር ከተቀመጠ አውቶማቲክ በጥቂት ሰዓታት ውስጥ ይህን ማድረግ ይችላል።
የበለጠ ቅነሳ አሁን ችግር ያለበት ይመስላል፣ ምክንያቱም ቀደም ሲል ወደ ትራንዚስተር ቴክኖሎጂ ገደብ እየተቃረብን ነው። ቀድሞውኑ፣ ትንሹ ትራንዚስተሮች መጠናቸው ጥቂት አስር ናኖሜትሮች ብቻ ናቸው። በበርካታ መቶ ጊዜዎች ከቀነስናቸው, በቀላሉ ወደ አቶም ልኬቶች እንሮጣለን. ምንም ጥርጥር የለውም, ይህ ጥሩ ነው, ነገር ግን የኤሌክትሮኒክስ ቅልጥፍናን ከማሳደግ አንጻር እንዴት ወደፊት መሄድ ይቻላል? ይህንን ለማድረግ ወደ አዲስ ደረጃ መሄድ አለብዎት. ለምሳሌ፣ ኳንተም ኮምፒውተሮችን ለመፍጠር።
ማጠቃለያ
እጅግ በጣም ግዙፍ የተቀናጁ ወረዳዎች በሰው ልጅ እድገት ላይ እና ባለን እድሎች ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ አሳድረዋል። ነገር ግን ብዙም ሳይቆይ ጊዜ ያለፈባቸው ይሆናሉ እና እነሱን ለመተካት ፍጹም የተለየ ነገር ይመጣል።
ከሁሉም በኋላ፣ ወዮ፣ ወደ የችሎቶች ገደብ እየተቃረብን ነው፣ እናም የሰው ልጅ ዝም ብሎ መቆምን አልለመደውም። ስለዚህ, እጅግ በጣም ትልቅ የተቀናጁ ሰርኮች ተገቢውን ክብር ሊሰጣቸው ይችላል, ከዚያ በኋላ በከፍተኛ ዲዛይኖች ይተካሉ. አሁን ግን ሁላችንም VLSIን እንደ ነባር የፍጥረት ጫፍ እንጠቀማለን።
