Физическая энциклопедия

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1983.

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

- область электроники, охватывающая проблемы создания электронных устройств в микроминиатюрном интегральном исполнении. Осн. практич. продукция M. -интегральные схемы(ИС), к-рые служат элементами ЭВМ (и техн. средств искусств, интеллекта), автоматизации, систем управления и связи.

В ИС нелинейные твердотельные приборы, детали структуры к-рых имеют микронные размеры (микроприборы), и линии связи между ними формируются в едином технол. процессе на общей пластине - подложке (интегральная технология). Важнейшие приборы, входящие в состав PIC:транзисторы(биполярные, полевые), их комплементарные пары (п-р-п- -р-п-р; n-канальные ир-канальные); энергозависимые транзисторы (напр., с плавающим затвором);диоды твердотельные(наp-n- переходах, диоды Шоттки);приборысзарядовой связью(передача заряда в цепях из тысяч МДП-элементов, см.МДП-структура),нацилиндрических магнитных доменах(ЦМД), на доменных стенках и линиях. Разрабатываются новые типы транзисторов: с баллистич. пролётом электронов (без рассеяния на дефектах и фононах), с двумерным электронным газом, с проницаемой базой (внутри базы расположена металлич. решётка, играющая роль сетки) и др.

Внутр. линии связи ИС (электрич., оптич., в т. ч. волоконные, магн., акустические) обеспечивают обмен сигналами и согласованное протекание множества процессов, локализованных в объёме кристалла. T. о., наряду с интеграцией элементов в M. достигается интеграция нелинейных физ. явлений. Системы микроприборов и связей между ними образуют единое устройство - информац. автомат, к-рый выполняет функции хранения, обработки и обмена данными с внеш. миром (человеком, др. автоматами, техн. объектами, включая роботов и исполнит, механизмы), моделирование физ. и др. процессов, вывод сигналов, управляющих разл. устройствами.

Степень интеграцииN- число транзисторов или их функциональных групп (т. н. логич. "вентилей", ячеек памяти и др.) в одной ИС - показатель её сложности. С возникновением M. (50-60-е гг. 20 в.)Nнепрерывно растёт: (для крупносерийных логич. ИС) и (для лучших образцов схем памяти), где - "возраст" M. (с 1960). Тридцатидвухразрядные микропроцессоры, т. н. транспьютеры, и др. суперкристаллы имеют и реализуют центр, часть ЭВМ с производительностью ~10⁷операций в 1 с, устройства самодиагностики и даже "саморемонта". Ультрабольшие ИС памяти имеют ёмкость до 2²⁴бит (16 мегабит).

Уровень миниатюризации. Мин. размерl₀"деталей" внутр. геометрии ИС (ширина проводников, длина канала полевого транзистора и т. п.) - осн. показатель уровня миниатюризации. Уменьшениеl₀, связанное с возможностямимикролитографии,на к-рой основано формирование внутр. геометрии ИС, происходит со CD. скоростью, определяемой соотношениемl₀= (50- . В пром. ИСl₀= 1,5-2,5 мкм, в лучших ИС мкм (1987). С уменьшениемl₀увеличивается быстродействие и снижается энергопотребление элементов, но усложняются физ. процессы, их тео-ретич. анализ, проектирование и оптимизация. В нач. период развития M. (при мкм) нелинейные электронные процессы локализовались в активных областях отд. транзисторов (напр., в базе биполярных транзисторов). Оптимизация при этом была основана на одномерных моделях (приближение бесконечных плоскихr-n-переходов), и проектирование И С "наследовало" осн. принципы проектирования электронных схем на дискретных приборах. При мкм нелинейные явления внутри транзисторов и активные связи между ними ("паразитные" транзисторы) осложнили применение этой модели, а при мкм "лавинное" нарастание этих явлений, влияние сильного электрич. поля игорячих электроновпотребовали перехода к нелинейным двумерным, а затем трёхмерным моделям, аналитически не разрешимым и требующим расчёта на ЭВМ. Нелинейным становится и поведение внутр. связей. Абс. величина тока снижается , а сечений линий плотность тока возрастает, и разогрев проводников в сочетании с сильным электрич. полем и высокой плотностью тока вызывает перенос ионов и атомов прямым дрейфом или электронным ветром. При мкм достигается оптимум, ниже к-рого быстродействие перестаёт возрастать, а энергопотребление транзисторов перестаёт снижаться. Их др. характеристики также ухудшаются. Кроме того, начинают развиваться нежелательные коллективные электронные процессы. T. о.,мкм - нижний физ. предел M., основанный на классич. принципах синтеза схем. Теоретич. предел быстродействия ~10^-12с (системные ограничения обусловлены процессами внутрисхемной передачи сигналов, задержки сигналов, согласованием линии связи и их помехозащищённостью и др.).

Технология микроэлектроники и системы автоматизированного проектирования (САПР). Технол. ограничения в M. определяются возможностями планарной технологии - послойного синтеза структуры твердотельного устройства с помощью многократно повторяющихся (до 10-16 раз; с развитием M. это число возрастает) групп операций, причём каждая группа формирует на поверхности подложки двумерный рисунок и преобразует его в объёмную внутр. геометрию ИС, а погрешность совмещения каждого последующего рисунка с предыдущими При проектировании конечная структура представляется в виде совокупности плоских картин (напр., в виде шаблонов). Это осуществляется с помощью САПР. Спец. компьютерные программы САПР основаны на функциональном и электрич. моделировании ИС и содержат "библиотеки стандартных элементов", из к-рых формируется ИС, оптимизируются геометрия её внутр. связен, проверка её устойчивости к помехам и т. д. Наиб, совершенные САПР обеспечивают также оптимизацию внутр. структуры новых поколений ИС. САПР новых поколений ИС основаны на наиб, мощных ЭВМ предыдущих поколений. Принцип послойного синтеза определяет границы M., в частности степень связности рисунка ИС при данномN.Системные ограничения пленарных структур (быстродействие и мощность, степень связности и степень интеграции и т. д.) связаны предельными соотношениями. Теоретич. пределN~ 10¹⁰для ИС на целой полупроводниковой пластине с диам. 200-250 мм.

Физ. принципы действия ИС и технология их синтеза взаимно согласованы. Когда геом. размер твёрдого тела (хотя бы в одном измерении) становится достаточно малым, скорости протекания технол. процессов (диффузия, структурная перестройка, рост, травление и др.) перестают лимитировать их применение. Поэтому в технологии M. используются разнообразные явления, включая диффузию и фазовые переходы в твёрдом теле, гетерогенные реакции, воздействие частиц высоких энергий, сфокусированных электронных и ионных пучков и др. Используются также процессы, селективные по отношению к разл. структурным и хим. состояниям кристалла. Требования к чистоте веществ в M. нередко превышают разрешающую способность методов их анализа.

Функциональная микроэлектроника. Ограничения, вызванные нарастающей плотностью и сложностью внутр. связей, стимулируют развитие т. н. функциональной M. - создание структур, функциональные свойства к-рых определяются коллективными электронными процессами и не могут быть реализованы путём коммутации отд. его областей; обработка информации осуществляется не схемотехн. путём, а динамич. распределением зарядов и полей - эл.-магн., тепловых, упругих. При этом используются оптич. явления (см.Оптоэлектроника),взаимодействие электронов с акустич. волнами (см.Акустоэлектроника).В связи с открытием высокотемпературной сверхпроводимости особое значение приобретают криоэлектронные приборы. Разрабатываются полностью оптические ("фотонные") вычислит, машины. Функциональная M. позволяет достичь предельно высокой производительности и мин. энергопотребления. Однако для каждого класса задач требуется создание спец. структур или сложная настройка. Кроме того, "несхемотехн." решения характеризуются меньшей точностью и устойчивостью вычислений и моделирования.

При достаточно высоком уровне развития технологии становится возможным создание гибридных устройств, объединяющих цифровые схемотехнические и функциональные процессоры, автоматически распределяющих между ними информац. потоки на каждом этапе решений задач. Существуют устройства, интегрирующие в едином твёрдом теле электронные и неэлектронные (в т. ч. синтезаторы речи) микромеханич. элементы (датчики, анализаторы, исполнительные микромеханизмы, микродвигатели и т. п.). T. о., принципы M. распространяются на всю сферу устройств, функциональное назначение к-рых допускает миниатюризацию хотя бы в одном из трёх пространственных измерений.

Предполагается, что одна из новых ветвей развития M. пойдёт в направлении копирования процессов в живой клетке, ей присвоены термины "молекулярная электроника" или "бноэлсктроника". Достигнутый уровень развития M. сделал возможным постановку исследований и разработку систем искусств, интеллекта.

Деградация микроэлектронных устройств. С термодинамич. точки зрения ИС - неравновесная система, закрытая для массообмена со средой, но открытая энергетически в процессе своего функционирования (см.Открытая система).Энергетич. обмен со средой ускоряет процесс релаксации системы к равновесному состоянию. Этот процесс наз. деградацией. Многообразие механизмов деградации породило новую область M., исследующую надёжность микроэлектронных устройств. Осн. особенность механизмов деградации в M. состоит в том, что они протекают при высоких плотностях тока (св. 10⁶А/см²), высоких напряжён-ностях электрич. поля (св. 10⁶В/см) и поверхностных плотностях мощности (10⁵Вт/см²). В таких условиях становятся неустойчивыми не только распределения тока и поля, но и атомная структура кристалла. Нек-рые механизмы деградации могут быть использованы, напр, разрушение пли перестройка внутрисхемных связей и переброс "пакетов" носителей зарядов в глубокие ловушки.

Роль микроэлектроники в науке и технике. M. образует фундамент совр. средств автоматизации, связи, кнформац.-вычислит, техники. Парк последней в миро к сер. 80-х гг. достиг ок. 10⁸ЭВМ с производительностью от 10⁵до 10⁸, а в отд. ЭВМ до 10¹⁰операций в 1c. Для физики особенно важны 3 класса проблем, решаемых с помощью ЭВМ: 1) автоматизация эксперимента, включая его планирование, управление, анализ и обработку результатов (в осн. с помощью профессиональных персональных ЭВМ); 2) численное решение на супер-ЭВМ сложных задач, не разрешимых аналитически (квантовомеханических, задачи Изинга с учётом границ кристалла и т. д.); 3) моделирование многочастичных систем и сплошных сред на многопроцессорных ЭВМ (до 6,5-10⁴процессоров; проектируются - до 10^е); при этом организация внутр. информац. обмена топологически подобна организации физ. связей в моделируемых объектах.

M. стала источником новых идей и методов в физике твёрдого тела и материаловедении. В связи с задачами M. созданы, напр., устройства с управляемыми электронными и ионными пучками диаметром в неск. атомов,ионные источники(от протонов до тяжёлых ионов) широкого диапазона энергий (с диаметром пучка, близким к размерам отд. попов), аппаратура для выращивания монокристаллов и многослойных структур, где толщина, состав и строение каждого слоя контролируются с точностью до параметра решётки (см. Гетеро-структура, Эпитаксия),и т. д. Созданы новыепьезоэлектрические материалы,феррогранаты, материалы с высокой чувствительностью к действию света, рентг. излучения, электронных и ионных пучков и т. д. Одно из достижений микроэлектронного материаловедения -сверхрешёткина основе множества чередующихся сверхтонких слоев полупроводников типа А^III- В^V.

Лит.:Новиков В. В., Теоретические основы микроэлектроники, M., 1972; Секен К., Tомсет M., Приборы с переносом заряда, пер. с англ., M., 1978; Чистяков Ю. Д., Райнова Ю. П., Физико-химические основы технологии микроэлектроники, M., 1979; Mейндл Д ж., Элементы мпк-роолектронных схем, пер. с англ., "УФИ", 1979, т. 127, с. 297.

В. Ф. Дорфмаи.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.

1. микроэлектроника—МИКРОЭЛЕКТРОНИКА область электроники iзанимающаяся созданием электронных функциональных узлов блоков и устройств в микроминиатном интегральном исполнении. Возникновение М...Большая советская энциклопедия
2. микроэлектроника—область электроники См. Электроникаem занимающаяся созданием электронных функциональных узлов блоков и устройств в микроминиатюрном интегральном исполнении. Возникновение...Большая Советская энциклопедия II
3. микроэлектроника—ж. microelettronica Итальянорусский словарь. Синонимы электроника...Большой итальяно-русский и русско-итальянский словарь
4. микроэлектроника—ж.microelectrnica f...Большой русско-испанский словарь
5. микроэлектроника—сущ. жен. рода только ед. ч....Большой русско-украинский словарь
6. микроэлектроника—от микро.i и электроника i направление электроники связанное с созданием приборов и устройств в микроминиатюрном исполнении и с использованием групповой интегральной техн...Большой энциклопедический политехнический словарь
7. микроэлектроника—интегральная электроника область электроникисвязанная с созданием и применением в радиоэлектронной аппаратуре узлов иблоков выполненных на интегральных схемах и микромин...Большой энциклопедический словарь II
8. микроэлектроника—МИКРОЭЛЕКТРОНИКА интегральная электроника область электроники связанная с созданием и применением в радиоэлектронной аппаратуре узлов и блоков выполненных на интегральны...Большой Энциклопедический словарь V
9. микроэлектроника—область электроники связанная с созданием и применением электрон. устройств в микроминиатюрном исполнении. Позволяет повысить наджность аппаратуры снизить е массогабарит....Военный энциклопедический словарь
10. микроэлектроника—отмикро.i и электроникаi направление электроники связанное с созданием приборов и устройств в микроминиатюрном исполнении и с использованием групповой интегральной технол...Естествознание. Энциклопедический словарь
11. микроэлектроника—направление электроники связанное с созданием приборов и устройств в микроминиатюрном исполнении с использованием групповой интегральной технологии их изготовления. Основ...Иллюстрированный энциклопедический словарь
12. микроэлектроника—и ж.em Область электроники занимающаяся созданием миниатюрных радиоэлектронных устройств и их использованием.Синонимы электроника...Малый академический словарь
13. микроэлектроника—приставка МИКРО корень ЭЛЕКТР суффикс ОН суффикс ИК окончание А Основа слова МИКРОЭЛЕКТРОНИКВычисленный способ образования слова Приставочносуффиксальный или префикс...Морфемный разбор слова по составу
14. микроэлектроника—Начальная форма Микроэлектроника слово обычно не имеет множественного числа единственное число женский род именительный падеж неодушевленное...Морфологический разбор существительных
15. микроэлектроника—МИКРОЭЛЕКТРОНИКАstrong электронные системы в конструкции которых отсуствует проводка и другие громоздкие составляющие. Они позволяют достигнуть высокой плотности размещен...Научно-технический энциклопедический словарь
16. микроэлектроника—микроэлектроника ж. Область связанная с разработкой и изготовлением приборов и устройств в миниатюрном исполнении в том числе в виде интегральных схем в электронике....Новый толково-словообразовательный словарь русского языка
17. микроэлектроника—микроэлектроника микроэлектроника и...Орфографический словарь
18. микроэлектроника—u ж электроника...Орфографический словарь русского языка
19. микроэлектроника—microlectronique lectronique fu microminituarise...Политехнический русско-французский словарь
20. микроэлектроника—Орфографическая запись слова микроэлектроника Ударение в слове микроэлектроника Деление слова на слоги перенос слова микроэлектроника Фонетическая транскрипция слова микр...Полный фонетический разбор слов
21. микроэлектроника—микроэлектроника иСинонимы электроника...Русский орфографический словарь
22. микроэлектроника—microelectronics...Русско-английский машиностроительный словарь
23. микроэлектроника—integrated electronics microminiature electronics microelectronics микроэлектроника ж.umicroelectronics microminiature [microsystem] electronicsгибридная микроэлектроник...Русско-английский политехнический словарь
24. микроэлектроника—microelectronics...Русско-английский словарь по авиации
25. микроэлектроника—microelectronics электроника...Русско-английский словарь по машиностроению
26. микроэлектроника—ж. полупроводниковая микроэлектроника твердотельная микроэлектроника...Русско-английский словарь по физике
27. микроэлектроника—microminiature electronics microsystem electronics microelectronics...Русско-английский словарь по электронике
28. микроэлектроника—integrated electronics...Русско-английский строительный словарь
29. микроэлектроника—microelectronics гибридная микроэлектроника полупроводниковая микроэлектроника тонкопленочная микроэлектроникаСинонимы электроника...Русско-английский технический словарь
30. микроэлектроника—microelectronics...Русско-английский толковый словарь терминов по информатике
31. микроэлектроника—Мкраэлектронка...Русско-белорусский словарь
32. микроэлектроника—мкраэлектронка жен.i...Русско-белорусский словарь II
33. микроэлектроника—мiкраэлектроuнiка кi...Русско-белорусский словарь математических, физических и технических терминов
34. микроэлектроника—мiкраэлектронiка кi...Русско-белорусский физико-математический словарь
35. микроэлектроника—ж. microelettronica f...Русско-итальянский политехнический словарь
36. микроэлектроника—Синонимы электроника...Русско-китайский словарь
37. микроэлектроника—ж электроника...Русско-турецкий словарь
38. микроэлектроника—вчт физ. мроелектронка Синонимы электроника...Русско-украинский политехнический словарь
39. микроэлектроника—integrovan elektronika mikroelektronika...Русско-чешский словарь
40. микроэлектроника—микроэлектроникаСинонимы электроника...Русское словесное ударение
41. микроэлектроника—микроэлектроника электроника...Слитно или раздельно? Орфографический словарь-справочник
42. микроэлектроника—микроэлектроника и Синонимы электроника...Слитно. Раздельно. Через дефис. Словарь-справочник
43. микроэлектроника—микроэлектроника см.em микро. направление в электронике занимающееся изучением разработкой и изготовлением приборов и устройств в микроминиатюрном см.em микроминиатюризац...Словарь иностранных слов русского языка
44. микроэлектроника—микроэлектроника сущ. колво синонимов электроника Словарь синонимов ASIS.В.Н. Тришин. . Синонимы электроника...Словарь синонимов II
45. микроэлектроника—МИКРОЭЛЕКТРОНИКА интегральная электроника область электроники связанная с созданием и применением в радиоэлектронной аппаратуре узлов и блоков выполненных на интегральных...Современный энциклопедический словарь
46. микроэлектроника—микроэлектроника см. микро.] направление в электронике занимающееся изучением разработкой и изготовлением приборов и устройств в микроминиатюрном см. микроминиатюризация...Толковый словарь иностранных слов
47. микроэлектроника—МИКРОЭЛЕКТРОНИКА ж. Область связанная с разработкой и изготовлением приборов и устройств в миниатюрном исполнении в том числе в виде интегральных схем в электронике....Толковый словарь русского языка
48. микроэлектроника—Ударение в слове микроэлектроникаУдарение падает на букву оБезударные гласные в слове микроэлектроника...Ударение и правописание
49. микроэлектроника—Rzeczownik микроэлектроника f mikroelektronika f...Универсальный русско-польский словарь
50. микроэлектроника—Кантимир Кантик Кантемир Кант Каноэ Кан Камлот Камин Каметон Камертон Камерон Камерно Каменол Калот Калориметр Калит Калин Кали Каленик Кале Кал Како Каки Каир Каинит Каи...Электронный словарь анаграмм русского языка
51. микроэлектроника—Микроэлектроника интегральная электроника область электроники связанная с созданием и применением в радиоэлектронной аппаратуре узлов и блоков выполненных на интегральных...Энциклопедия «Техника»
52. микроэлектроника—микроэлектроника интегральная электроника область электроники связанная с созданием и применением в радиоэлектронной аппаратуре узлов и блоков выполненных на интегральных...Энциклопедия техники

• МИКРОТРОН
• МИКТОМАГНЕТИЗМ