Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
История и современность
|
|
Первый полевой транзистор был запатентован в США в 1928 году Юлиу
 |
сом Лилиенфельдом (рисунок 7).
Автор изобретения указал в патенте, что сопротивление канала (слой полупроводникового CuS) управляяется путем подачи напряжения на затвор транзистора, что полностью отвечает современным представлениям о работе полевого транзистора. Предложенные Лилиенфельдом транзисторы не были внедрены в серийное производство из-за низкого уровня полупроводниковой технологии того времени.
Полевые транзисторы стали стремительно развиваться и внедряться в 70-е годы XX века, когда был достигнут прогресс в развитии физики, техники и технологии полупроводников. Транзисторы изготавливаются на одном кремниевом кристалле (чипе) в рамках интегральной технологии.
 |
Наиболее ярко фантастически быстрое развитие полупроводниковой электроники отражено в так называемом «Законе Мура», согласно которому количество транзисторов в микросхемах должно удваиваться каждые два года. Гордон Мур сделал это предсказание в 1965 году, когда самая сложная микросхема содержала всего 65 транзисторов. И тем удивительнее, что этот закон выполняется уже в течение сорока пяти лет. Число транзисторов в современных микропроцессорах уже достигло двух миллиардов (рисунок 8).
Эмпирическая формула закона Мура имеет вид
.
Простые расчеты показывают, что для 2010 года количество транзисторов в микропроцессоре составит N = 1 000 000 000 (один миллиард). В действительности эта цифра превзойдена уже в 2006 году.
Особенностью полевых транзисторов является малое энергопотребление, что и позволяет размещать на кристалле площадью (1 ÷ 2)см2 сотни миллионов и миллиарды транзисторов. Размеры современных МОП-транзисторов уменьшены до 32 нм, что в десять раз меньше длины волны ультрафиолетового излучения, с помощью которого получаются рисунки микропроцессоров. Уменьшение длины канала МОП-транзисторов коммерческих интегральных схем представлено на рисунке 9.
  |
Напряжение питания микропроцессоров за это время уменьшилось на порядок - с 12 В до 1, 2 В, но в связи с увеличением числа транзисторов потребляемая мощность возросла более, чем в пятьдесят раз – с 0, 2 до 100 Вт. Однако значительная часть этой мощности (более 20%) рассеивается бесполезно, так как связана с токами утечки (в основном через подзатворный окисел миллионов транзисторов). Выход был найден в замене окисла кремния, толщина которого составляет 1, 2 нм (что эквивалентно пяти атомным слоям) на материал с более высоким значением диэлектрической проницаемости (High k) – двуокись гафния (рисунок 10). Это позволило увеличить толщину окисла до 3 нм и снизить токи утечки в сотни раз. Специалисты фирмы Intel называют данное решение революционным. А в перспективе они планируют перейти на размер 22 нм (2011 год) и 16 нм (2013 год).