Кроме компьютеров какие еще устройства используют микрочипы

Обновлено: 04.07.2024

Последние 20-30 лет (особенно после событий 11 сентября 2001 года) началось активное внедрение такого способа цифровой идентификации людей как вживление в тело человека электронного микрочипа.
Кроме идентификации - установления личности, чип также позволяет контролировать состояние тела (температура, сердцебиение и пр.), отслеживать местоположения человека (точные координаты), открывать и закрывать электронные замки, облегчает использование банкоматов и многое, многое другое.
Это не теория и не новость, это уже практика жизни сотен тысяч людей.
Родители с удовольствием вживляют чипы детям, а фермеры - животным, чтобы чипоносцы не потерялись, не удрали, а еще чтобы их не украли.
Ревнивые мужья и жены - друг другу, чтобы обеспечить верность.
Молодежь - вживляет чипы себе, для того чтобы прослыть крутыми и навороченными.
Что тут плохого?
Ничего, совершенно ничего!

Но нужно учесть, что топором можно рубить не только дрова, но и головы.
Все наши проблемы не в использовании новых вещей или новых технологий, а в их неправильном использовании.
Пример: открытую в 20 веке ядерную реакцию можно использовать с одинаковым успехом и в атомной электростанции, и в ядерной бомбе.
Технология здесь одна и таже, а вот последствия - противоположны (созидание городов и их разрушение).

Чипирование продвигается не снизу, из народа, а сверху - властями планеты.
Отчего власти очень хотят нас чипировать?
Чипирование позволит Большому Брату "видеть" всех людей (определять их местоположение) с помощью спутников.
Контролировать всех людей ежесекундно, да еще и записывать все наши перемещения в последнее время - что может быть привлекательней для властей?
Ведь это суперпорядок!
Мечта любого правителя!

Больше того, чипирование позволяет даже в какой-то степени управлять людьми.
С помощью чипа из человека уже можно сделать в какой-то степени, пусть даже и в очень небольшой, биоробота или киборга.
Дело в том, что с помощью посылаемых на электронный микрочип сигналов можно вызывать неясное чувство боли, беспокойства, небольшое помутнение рассудка, ухудшение зрения и слуха.
Если всех прочипировать, полиции уже не нужно будет разгонять демонстрантов, это сделают сигналы с сотовых вышек - это ли не благо?
Для власти, разумеется, а не для протестующих.

Представим себе: мы научились управлять потоком крови в нашем организме и теперь можем пресечь доставку крови к определенным клеткам, если того пожелаем, то есть отключить питание некоторых клеток.
Таковая чудесная власть позволила бы нам разрушать раковые опухоли в нашем теле в любой стадии их прогрессирования и всего лишь простым лишением их питания!
Это ли не благо?!
Для нас, разумеется, а не для раковых клеток.

Если сделать оборот денег в государстве только безналичным, а подключение к этой системе без чипа - невозможным, то простое отключение чипа у конкретных людей, ставших в глазах властей "раковыми клетками", позволит обезвредить их или даже уничтожить!
Это ли не благо?!
Для властей, разумеется, а не для "больных", "опасных", признанных к тому же властями "заразными", "клеток" человеческого общества.

ПРОВАЛ ПОДКОЖНОЙ ЧИПИЗАЦИИ

Речь выше шла о чипах вполне видимых, осязаемых, достаточно крупных (с рисовое зерно), вживляемых под кожу с помощью специального шприца.
Вживление таких чипов давно началось - еще в начале 21 века.
Их вживляют, повторим, с медицинскими целями, а также с целями повышения удобства использования банкоматов, дверных замков, аэропортов и пр.
Речь идет о сотнях тысяч, если не миллионах чипированных.

Но тотального охвата населения такими микрочипами достичь пока не удается.
Народ интуитивно чувствует, ради чего все это делается, и всячески сопротивляется.
Есть, конечно, многие добровольцы.
К ним можно добавить заключенных, умственно больных, военнослужащих и еще некоторые категории людей, которым чипизацию делают в обязательном порядке, т.е. принудительно.
Но, даже в США, где власти уже с начала 21 века «продавливают» массовую чипизацию, грозя людям уголовной ответственностью и тюрьмой, эффективность усилий крайне невысока.

НАНОЧИПЫ В КРОВИ

Нужна новая технология, с помощью которой можно будет вживлять чипы незаметно, скрыто, без ведома и согласия народа.
Например с помощью тотальной, регулярной вакцинации.
Эту технологию называют: наночипы.

Нано - означает очень, очень маленькие, размером с вирус.

Наночипов в вакцинах нет, за это переживать не стоит.
Потому что их тогда можно было бы легко найти с помощью микроскопа, как, например, бактерии.
И поднять возмущенный вопль!

Нет, в вакцинах могут быть только те штуковины, которые увидеть без очень и очень дорогой аппаратуры практически невозможно.
Их называют наночастицы.
Они давно уже встали на службу человеку - погуглите.
Есть, например, специальные наночастицы, которые разработаны таким образом, чтобы они попадали в раковую опухоль.
После этого эти частицы, с помощью внешнего, направленного сотового изолучения определенной частоты и мощности, нагревают так, чтобы локально эту опухоль "выжечь".

Размеры наночастиц - не больше чем у вирусов, которые по сравнению с бактериями как мышки по сравнению со слонами.
Найти их очень-очень трудно, а без дорогущего электронного микроскопа и вовсе невозможно.

Наночастицы не способны работать как чипы.
Например, в блоге Ильи Варламова физик и популяризатор науки Дмитрий Побединский объяснил, что наночастица в 5 нанометров может быть всего лишь транзистором, и способна нести лишь один бит информации, то есть быть или нулем, или единицей, чего для управления человеком явно недостаточно.

Итак, беда - нанотранзисторов в нас напихать вместе с вакциной можно, но толку-то - нет!
Что делать?
Да все просто - нужен мастер по сборке!
Внутри нас должны еще появиться не только транзисторы, но и маленькие мастера, способные собрать из этих транзисторов, например, радиоприемник.
Есть ли уже такие мастера?

Давным-давно!
Наука их называет нанороботы.
Нанороботы давно уже встали на службу человеку - погуглите, чего они только уже не делают!
Это уже не безмозглые и безрукие наночастицы.
Нанороботы способны выполнять какие-то простейшие программы и действия.
И в тоже время они очень и очень мелкие - как вирусы или еще меньше.
А значит найти их в вакцине или в крови очень-очень трудно, практически - невозможно.
Итак, если мы:
- сделаем нанороботы и запрограммируем их так, чтобы те собирали внутри нас из нанотранзисторов крупные, действующие как надо чипы-радиоприемники;
- введем их вместе с нанотранзисторами в нашу кровь (укол вакцины ставят в мышцы, из места укола жидкость сразу начинает поступать в кровеносную систему);
то что - дело сделано?
Человек чипирован?
И мы получили над ним новую, невиданную доселе власть?

Реально ли все это, существуют ли таковые новые технологии по сборке чипов внутри нас нанороботами из наночастиц?
Да кто же его знает, проблем здесь куча!
Должно быть какое-то устройство, принимающее сигналы, причём размер антенны должен быть соизмерим с длиной волны принимаемого излучения.
Вот еще: работающее устройство – это не только транзистор, это ещё и память, это ещё и питание.
Откуда наночипы будут брать энергию?

Да кто ж его знает?!
Если такие технологии и существуют, то они сверхсекретные и мы никогда не получим к ним доступа.
Поэтому остается только гадать.
А лучше исследовать доступные факты, которых с каждым днем все больше.

1. В 2010 году Татьяна Грачева в своей известной книге «Когда власть не от Бога. Алгоритмы геополитики и стратегии тайных войн мировой закулисы» посвятила большую главу вакцинам как оружию массового поражения. И уже тогда она писала: «Внедрение нано-микрочипов в вакцины — вопрос ближайшего будущего».

2. Билл Гейтс создал систему имплантации в человека метки с квантовыми точками, которая будет содержать информацию:
- сведения о прививке от коронавируса COVID-19 (дата, вид, место и пр.);
- цифровая идентификационная метка от проекта ID2020;
- имплантируемое человеку устройство для покупки и продажи криптовалюты с номером патента № 060606.
Это финансируется одним человеком, Биллом Гейтсом.
Основным биохимическим компонентом метки с квантовыми точками, является фермент люцифераза.
Он присутствует в грибах, организмах светляков, улиток, жуков, кальмаров, креветок, рыб и насекомых.
Именно этот фермент сделает квантовую татуировку удобочитаемой с помощью специального приложения для мобильных устройств.
Люцифераза сделает нас подобными Люциферу (сатане) - в смысле, как и он - светящимися, то есть видимыми для системы.
В переводе с латыни «люцифер» - «светоносец» или «несущий свет» - от латинских корней lux (свет) и fero (несу).
Конечно же, Билл Гейтс совершенно случайно выбрал фермент именно с таким названием для татуирования людей.
И номер патента с тремя шестерками - также всего лишь дело случая.

P.S.
Отметим, что святой сверхъестественный Случай стал новым богом людей - везде, даже и в вопросе их происхождения - со времен известного мирового открытия, совершенного самым умным из потомков обезьян - Чарльзом Дарвином.

© Copyright: Константин Рыжков 2, 2021
Свидетельство о публикации №221030201484

В организм человека часто вводят вполне макроскопические вещи (зубные коронки, силиконовые импланты для корректировки фигуры, разные штифты при переломах, искусственные клапаны сердца и т.п.). Поэтому совсем необязательно использовать наночастицы.

Интегра́льная (engl. Integrated circuit, IC, microcircuit, microchip, silicon chip, or chip), (микро)схе́ма (ИС, ИМС, м/сх), чип, микрочи́п (англ. chip — щепка, обломок, фишка) — микроэлектронное устройство — электронная схема произвольной сложности, изготовленная на полупроводниковом кристалле (или плёнке) и помещённая в неразборный корпус. Часто под интегральной схемой (ИС) понимают собственно кристалл или плёнку с электронной схемой, а под микросхемой (МС) — ИС, заключённую в корпус. В то же время выражение «чип компоненты» означает «компоненты для поверхностного монтажа» в отличие от компонентов для традиционной пайки в отверстия на плате. Поэтому правильнее говорить «чип микросхема», имея в виду микросхему для поверхностного монтажа. В настоящий момент (2009 год) большая часть микросхем изготавливается в корпусах для поверхностного монтажа.

Содержание

История

Изобретение микросхем началось с изучения свойств тонких оксидных плёнок, проявляющихся в эффекте плохой электро-проводимости при небольших электрических напряжениях. Проблема заключалась в том, что в месте соприкосновения двух металлов не происходило электрического контакта или он имел полярные свойства. Глубокие изучения этого феномена привели к открытию диодов а позже транзисторов и интегральных микросхем.

В 1958 году двое учёных, живущих в совершенно разных местах, изобрели практически идентичную модель интегральной схемы. Один из них, Джек Килби, работал на Texas Instruments, другой, Роберт Нойс, был одним из основателей небольшой компании по производству полупроводников Fairchild Semiconductor. Обоих объединил вопрос: «Как в минимум места вместить максимум компонентов?». Транзисторы, резисторы, конденсаторы и другие детали в то время размещались на платах отдельно, и учёные решили попробовать их объединить на одном монолитном кристалле из полупроводникового материала. Только Килби воспользовался германием, а Нойс предпочёл кремний. В 1959 году они отдельно друг от друга получили патенты на свои изобретения — началось противостояние двух компаний, которое закончилось мирным договором и созданием совместной лицензии на производство чипов. После того как в 1961 году Fairchild Semiconductor Corporation пустила интегральные схемы в свободную продажу, их сразу стали использовать в производстве калькуляторов и компьютеров вместо отдельных транзисторов, что позволило значительно уменьшить размер и увеличить производительность.

Первая советская полупроводниковая микросхема была создана в 1961 г. в Таганрогском радиотехническом институте, в лаборатории Л. Н. Колесова.

Первая в СССР полупроводниковая интегральная микросхема была разработана (создана) на основе планарной технологии, разработанной в начале 1960 года в НИИ-35 (затем переименован в НИИ "Пульсар") коллективом, который в дальнейшем был переведён в НИИМЭ (Микрон). Создание первой отечественной кремниевой интегральной схемы было сконцентрировано на разработке и производстве с военной приёмкой серии интегральных кремниевых схем ТС-100 (37 элементов — эквивалент схемотехнической сложности триггера, аналога американских ИС серии SN-51 фирмы Texas Instruments). Образцы-прототипы и производственные образцы кремниевых интегральных схем для воспроизводства были получены из США. Работы проводились НИИ-35 (директор Трутко) и Фрязинским заводом (директор Колмогоров) по оборонному заказу для использования в автономном высотомере системы наведения баллистической ракеты. Разработка включала шесть типовых интегральных кремниевых планарных схем серии ТС-100 и с организацией опытного производства заняла в НИИ-35 три года (с 1962 по 1965 год). Ещё два года ушло на освоение заводского производства с военной приёмкой во Фрязино (1967 год).[1]

Уровни проектирования

• Физический — методы реализации одного транзистора (или небольшой группы) в виде легированных зон на кристалле.
• Электрический — принципиальная электрическая схема (транзисторы, конденсаторы, резисторы и т. п.).
• Логический — логическая схема (логические инверторы, элементы ИЛИ-НЕ, И-НЕ и т. п.).
• Схемо- и системотехнический уровень — схемо- и системотехническая схемы (триггеры, компараторы, шифраторы, дешифраторы, АЛУ и т. п.).
• Топологический — топологические фотошаблоны для производства.
• Программный уровень (для микроконтроллеров и микропроцессоров) — команды ассемблера для программиста.

В настоящее время большая часть интегральных схем разрабатывается при помощи САПР, которые позволяют автоматизировать и значительно ускорить процесс получения топологических фотошаблонов.

Классификация

Степень интеграции

В СССР были предложены следующие названия микросхем в зависимости от степени интеграции (указано количество элементов для цифровых схем):

• Малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле.
• Средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле.
• Большая интегральная схема (БИС) — до 10000 элементов в кристалле.
• Сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — до 1 миллиона элементов в кристалле.
• Ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — до 1 миллиарда элементов в кристалле.
• Гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 миллиарда элементов в кристалле.

В настоящее время название ГБИС практически не используется (например, последние версии процессоров Pentium 4 содержат пока несколько сотен миллионов транзисторов), и все схемы с числом элементов, превышающим 10000, относят к классу СБИС, считая УБИС его подклассом.

Технология изготовления

• Полупроводниковая микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковом кристалле (например, кремния, германия, арсенида галлия).
• Плёночная микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде плёнок:
  • толстоплёночная интегральная схема;
  • тонкоплёночная интегральная схема.

  Вид обрабатываемого сигнала

  • Аналоговые
  • Цифровые
  • Аналого-цифровые

  Аналоговые микросхемы — входные и выходные сигналы изменяются по закону непрерывной функции в диапазоне от положительного до отрицательного напряжения питания.

  Цифровые микросхемы — входные и выходные сигналы могут иметь два значения: логический ноль или логическая единица, каждому из которых соответствует определённый диапазон напряжения. Например, для микросхем ТТЛ-логики при питании +5 В диапазон напряжения 0…0,4 В соответствует логическому нулю, а диапазон 2,4…5 В соответствует логической единице. Для микросхем ЭСЛ-логики при питании −5,2 В: логическая единица — это −0,8…−1,03 В, а логический ноль — это −1,6…−1,75 В.

  Аналого-цифровые микросхемы совмещают в себе формы цифровой и аналоговой обработки сигналов. По мере развития технологий получают всё большее распространение.

  Технологии изготовления

  Типы логики

  Основным элементом аналоговых микросхем являются транзисторы (биполярные или полевые). Разница в технологии изготовления транзисторов существенно влияет на характеристики микросхем. Поэтому нередко в описании микросхемы указывают технологию изготовления, чтобы подчеркнуть тем самым общую характеристику свойств и возможностей микросхемы. В современных технологиях объединяют технологии биполярных и полевых транзисторов, чтобы добиться улучшения характеристик микросхем.

  Микросхемы на униполярных (полевых) транзисторах — самые экономичные (по потреблению тока):
  -логика (металл-окисел-полупроводник логика) — микросхемы формируются из полевых транзисторов n-МОП или p-МОП типа; -логика (комплементарная МОП-логика) — каждый логический элемент микросхемы состоит из пары взаимодополняющих (комплементарных) полевых транзисторов (n-МОП и p-МОП).
  — резисторно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ); — диодно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ); — транзисторно-транзисторная логика — микросхемы сделаны из биполярных транзисторов с многоэмиттерными транзисторами на входе; — транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки — усовершенствованная ТТЛ, в которой используются биполярные транзисторы с эффектом Шотки. — эмиттерно-связанная логика — на биполярных транзисторах, режим работы которых подобран так, чтобы они не входили в режим насыщения, — что существенно повышает быстродействие. — интегрально-инжекционная логика.

  КМОП и ТТЛ (ТТЛШ) технологии являются наиболее распротранёнными логиками микросхем. Где небходимо экономить потребление тока, применяют КМОП-технологию, где важнее скорость и не требуется экономия потребляемой мощности применяют ТТЛ-технологию. Слабым местом КМОП-микросхем является уязвимость от статического электричества — достаточно коснуться рукой вывода микросхемы и её целостность уже не гарантируется. С развитием технологий ТТЛ и КМОП микросхемы по параметрам сближаются и, как следствие, например, серия микросхем 1564 — сделана по технологии КМОП, а функциональность и размещение в корпусе как у ТТЛ технологии.

  Микросхемы, изготовленные по ЭСЛ-технологии, являются самыми быстрыми, но наиболее энергопотребляющими и применялись при производстве вычислительной техники в тех случаях, когда важнейшим параметром была скорость вычисления. В СССР самые производительные ЭВМ типа ЕС106х изготавливались на ЭСЛ-микросхемах. Сейчас эта технология используется редко.

  Технологический процесс

  При изготовлении микросхем используется фотопроцесс, при этом схему формируют на подложке, обычно из диоксида кремния, полученной термическим оксидированием кремния. Ввиду малости размера элементов микросхем, от использования видимого света и даже ближнего ультрафиолета при засветке давно отказались. В качестве характеристики технологического процесса производства микросхем указывают ширину полосы фотоповторителя и, как следствие, размеры транзисторов (и других элементов) на кристалле. Этот параметр, однако, находится во взаимозависимости c рядом других производственных возможностей: чистотой получаемого кремния, характеристиками инжекторов, методами вытравливания и напыления.

  В 70-х годах ширина полосы составляла 2-8 мкм, в 80-х была улучшена до 0,5-2 мкм. Некоторые экспериментальные образцы рентгеновского диапазона обеспечивали 0,18 мкм.

  В 90-х годах из-за нового витка «войны платформ» экспериментальные методы стали внедряться в производство и быстро совершенствоваться. В начале 90-х процессоры (например ранние Pentium Pro) изготавливали по технологии 0,5-0,6 мкм. Потом их уровень поднялся до 0,25-0,35 мкм. Следующие процессоры (Pentium 2, K6-2+,

  В конце 90-х фирма Texas Instruments создала новую ультрафиолетовую технологию с шириной полосы около 0,08 мкм. Но достичь её в массовом производстве не удавалось вплоть до недавнего времени. Она постепенно продвигалась к нынешнему уровню, совершенствуя второстепенные детали. По обычной технологии удалось обеспечить уровень производства вплоть до 0,09 мкм.

  Новые процессоры (сперва это был Core 2 Duo) делают по новой УФ-технологии 0,045 мкм. Есть и другие микросхемы давно достигшие и превысившие данный уровень (в частности видеопроцессоры и flash-память фирмы Samsung — 0,040 мкм). Тем не менее дальнейшее развитие технологии вызывает всё больше трудностей. Обещания фирмы 2006 году так и не сбылись.

  Сейчас альянс ведущих разработчиков и производителей микросхем работает над тех. процессом 0,032 мкм.

  Контроль качества

  Для контроля качества интегральных микросхем широко применяют так называемые тестовые структуры.

  Назначение

  Интегральная микросхема может обладать законченным, сколь угодно сложным, функционалом — вплоть до целого микрокомпьютера (однокристальный микрокомпьютер).

  Аналоговые схемы

  Цифровые схемы

  • Логические элементы
  • Буферные преобразователи
  • Модули памяти
  • (Микро)процессоры (в том числе ЦПУ в компьютере)
  • Однокристальные микрокомпьютеры
  • ПЛИС - программируемые логические интегральные схемы

  Цифровые интегральные микросхемы имеют ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми:

  • Уменьшенное энергопотребление связано с применением в цифровой электронике импульсных электрических сигналов. При получении и преобразовании таких сигналов активные элементы электронных устройств (транзисторов) работают в «ключевом» режиме, то есть транзистор либо «открыт» — что соответствует сигналу высокого уровня (1), либо «закрыт» — (0), в первом случае на транзисторе нет падения напряжения, во втором — через него не идёт ток. В обоих случаях энергопотребление близко к 0, в отличие от аналоговых устройств, в которых большую часть времени транзисторы находятся в промежуточном (резистивном) состоянии.
  • Высокая помехоустойчивость цифровых устройств связана с большим отличием сигналов высокого (например 2,5 — 5 В) и низкого (0 — 0,5 В) уровня. Ошибка возможна при таких помехах, когда высокий уровень воспринимается как низкий и наоборот, что мало вероятно. Кроме того, в цифровых устройствах возможно применение специальных кодов, позволяющих исправлять ошибки.
  • Большое отличие сигналов высокого и низкого уровня и достаточно широкий интервал их допустимых изменений делает цифровую технику нечувствительной к неизбежному в интегральной технологии разбросу параметров элементов, избавляет от необходимости подбора и настройки цифровых устройств.

  Аналогово-цифровые схемы

  и АЦП
  • Трансиверы (например, преобразователь интерфейса RS422)
  • Модуляторы и демодуляторы
    • Радиомодемы
    • Декодеры телетекста, УКВ-радио-текста
    • Трансиверы Fast
    • Dial-Up модемы
    • Приёмники цифрового ТВ
    • Сенсор оптической мыши

    Серии микросхем

    Аналоговые и цифровые микросхемы выпускаются сериями. Серия — это группа микросхем, имеющих единое конструктивно-технологическое исполнение и предназначенные для совместного применения. Микросхемы одной серии, как правило, имеют одинаковые напряжения источников питания, согласованы по входным и выходным сопротивлениям, уровням сигналов.
    

    Корпуса микросхем

    Микросхемы выпускаются в двух конструктивных вариантах — корпусном и бескорпусном.
    Бескорпусная микросхема — это полупроводниковый кристалл, предназначенный для монтажа в гибридную микросхему или микросборку.
    Корпус — это часть конструкции микросхемы, предназначенная для защиты от внешних воздействий и для соединения с внешними электрическими цепями посредством выводов. Корпуса стандартизованы для упрощения технологического процесса изготовления изделий из разных микросхем. Число стандартных корпусов исчисляется сотнями!
    В российских корпусах расстояние между выводами измеряется в миллиметрах и наиболее часто это 2,5 мм или 1,25 мм. У импортных микросхем расстояние измеряют в дюймах, используя величину 1/10 или 1/20 дюйма, что соответствует 2,54 и 1,28 мм. В корпусах до 16 выводов эта разница не значительна, а при больших размерах идентичные корпуса уже несовместимы.
    В современных импортных корпусах для поверхностного монтажа применяют и метрические размеры: 0,8 мм; 0,65 мм и другие.

    Специфические названия микросхем

    Из большого количества цифровых микросхем изготавливались процессоры. Фирма Intel 4004, которая выполняла функции процессора. Такие микросхемы получили название микропроцессор. Микропроцессоры фирмы Intel совершенствовались: Intel 8008, Intel 8080, Intel 8086, Intel 8088 (на основе двух последних микропроцессоров фирма персональные компьютеры).

    Микропроцессор выполняет в основном функции АЛУ (арифметико-логическое устройство), а дополнительные функции связи с периферией выполнялись с помощью специально для этого изготовленных наборов микросхем. Для первых микропроцессоров число микросхем в наборах исчислялось десятками, а сейчас это набор из двух-трех микросхем, который получил термин чипсет.

    Микропроцессоры со встроенными контроллерами памяти и ввода-вывода, ОЗУ и ПЗУ, а также другими дополнительными функциями называют микроконтроллерами.

    
    

    Егор Морозов | 17 Февраля, 2018 - 16:23

    
    

    Продолжаем подборку микрочипов, чье появление серьезно изменило индустрию компьютеров.

    
    

    Генератор сигналов Intersil ICL8038 (приблизительно 1983)
    
    Критики высмеяли ограниченную производительность ICL8038 и его склонность к нестабильной работе. Чип, являющийся генератором синусоидальных, квадратных, треугольных, пилообразных и импульсных сигналов, был действительно немного «темпераментным». Но инженеры вскоре смогли его доработать, и 8038 стал крупным хитом, в конечном итоге продающимся сотнями миллионов штук и использующемся во множестве различных устройств, таких как синтезаторы музыки Moog и «синие коробки», ставшие бичом для телефонных компаний в 80-ые (эти устройства позволяли в обход телефонных станций посылать по линиям служебные сигналы). Этот чип был настолько популярен, что компания выпустила документ под названием «Все, что вы всегда хотели узнать о ICL8038». Примерный вопрос оттуда: «Почему соединительный штырь 7 при подключении к выводу 8 дает наилучшие температурные характеристики?»

    Intersil прекратил выпуск 8038 в 2002 году, то есть чип производился порядка 20 лет. Кстати, ни один отдел компании Intersil, и ни один из их инженеров, работающих с электроникой, не знает точную дату начала разработки чипа, так что мы приблизительно знаем лишь год.

    
    

    Western Digital WD1402A UART (1971)
    
    

    Гордон Белл был известен разработкой миникомпьютеров PDP в Digital Equipment Corp., которые выпускались в 1960-х годах. Но он также изобрел менее известный, но не менее важный чип: универсальный асинхронный приемопередатчик, или UART. Белу понадобилось несколько схем для подключения Teletype к PDP-1, а для решения этой задачи требовалось преобразование параллельных сигналов в последовательные и наоборот. Его реализация использовала около 50 дискретных компонентов. Western Digital, небольшая компания, делающая микропроцессоры для калькуляторов, предложила создать одночиповый UART.

    Основатель Western Digital Аль Филлипс все еще помнит, когда вице-президент по инженерным вопросам показал ему листы пленки Rubylith со схемами, готовыми к изготовлению. «Я посмотрел на них с минуту и ​​увидел незамкнутую цепь», — говорит Филлипс. «У вице-президента случилась истерика». Western Digital представила WD1402A приблизительно в 1971 году, и вскоре появились другие версии этого чипа. Теперь UART широко используются в модемах, периферийных устройствах для ПК и другом оборудовании.
    

    
    

    Процессор Acorn Computers ARM1 (1985)
    
    

    В начале 1980-х Acorn Computers была небольшой компанией с большим продуктом. Базируясь в Кембридже, Англия, они продали более 1,5 миллионов настольных компьютеров BBC Micro. Настало время разработать новую модель, и инженеры Acorn решили создать свой собственный 32-разрядный микропроцессор. Они называли его Acorn RISC Machine, или, сокращенно, ARM. Инженеры знали, что это будет нелегко — фактически, они ожидали, что столкнутся с непреодолимыми конструктивными трудностями и должны будут отказаться от всего проекта. «Команда была настолько мала, что каждое техническое решение должно было быть максимально простым, или мы никогда не закончили бы наш процессор!» — говорит Стив Фурбер, один из разработчиков, а теперь профессор компьютерной инженерии в Манчестерском университете.

    В конце концов, простота и сыграла главную роль в продвижении продукта: ARM1 был небольшим чипом, с низким потреблением энергии и простым в программировании. Софи Уилсон, которая разработала набор инструкций под него, все еще помнит, когда они впервые протестировали чип на компьютере. «Мы ввели "PRINT PI" в окне ввода команд, и он выдал правильный ответ», — говорит она. «Мы открыли бутылку шампанского». В 1990 году Acorn выделила ARM в отдельное подразделение, а архитектура ARM стала доминирующей среди 32-битных встроенных процессоров. Более 10 миллиардов процессоров ARM было использовано во всех видах гаджетов, в том числе в одном из самых провальных проектов Apple — в карманном компьютере Newton, и в одном из самых успешных продуктов за всю историю мобильной электроники — iPhone.
    

    
    

    Датчик изображения Kodak KAF-1300 (1986)
    
    

    Цифровая камера Kodak DCS 100, выпущенная в 1991 году, стоила целых 13 000 долларов США и требовала 5-килограммового внешнего устройства для хранения данных, которое пользователи должны были носить на плечевом ремне. Вид человека, который таскает такую камеру? Явно плохой кадр для съемки. Тем не менее, электроника камеры, размещенная внутри корпуса Nikon F3, включала в себя один впечатляющий набор аппаратных средств: микрочип размером с ноготь, который мог захватывать фотографии с разрешением 1,3 мегапикселя, чего достаточно для получения четких фотографий размером 5х7 дюймов. «В то время 1 мегапиксель был волшебным числом», — говорит Эрик Стивенс, ведущий разработчик чипа, который все еще работает в Kodak. Этот чип — настоящее двухфазное устройство с зарядовой связью — стал основой для будущих ПЗС-датчиков, помогая начать революцию цифровых снимков. Кстати, знаете, что было самой первой фотографией, сделанной на KAF-1300? «Э-э, — говорит Стивенс, — да мы просто направили датчик на стену лаборатории».
    

    
    

    IBM Deep Blue 2 Chess Chip (1997)
    
    

    С одной стороны доски 1,5 килограмма серого вещества. С другой стороны — 480 чипов, «заточенных» под игру в шахматы. В итоге люди проиграли компьютерам в 1997 году, когда шахматный компьютер IBM Deep Blue обыграл действующего чемпиона мира Гарри Каспарова. Каждый из чипов Deep Blue состоял из 1,5 миллионов транзисторов, расположенных в специализированных блоках — так называемых логических массивах, а также включал в себя RAM и ROM. Вместе чипы могли обсчитывать 200 миллионов шахматных позиций в секунду. Эта грубая сила, в сочетании с умными функциями по оценке ситуации на доске, дала Deep Blue преимущество — Каспаров назвал его ходы «бескомпьютерными». «Они оказывали большое психологическое давление», — вспоминает главный инженер, создавший Deep Blue, Фэн Сюн Сю, работающий теперь в Microsoft.
    

    
    

    Процессор Transmeta Corp. Crusoe (2000)
    
    С большой мощностью приходят большие радиаторы. И короткое время автономной работы. И безумное потребление электроэнергии. Следовательно, цель Transmeta — спроектировать маломощный процессор, который обставил бы прожорливые решения от Intel и AMD. План: программное обеспечение будет переводить инструкции x86 на лету в собственный машинный код Crusoe, который имеет более эффективное распараллеливание задач, что сэкономит время и энергию. Это рекламировали как величайшее изобретение с момента создания кремниевых кристаллов, и какое-то время так это и было. «Инженеры-волшебники создали золотой процессор» — так было написано на обложке IEEE Spectrum за май 2000 года. Crusoe и ее преемник, Efficeon, «доказали, что динамическая бинарная трансляция может быть коммерчески жизнеспособна», — говорит Дэвид Дитцел, соучредитель Transmeta, работающий сейчас в Intel. К сожалению, добавил он, чипы появились за несколько лет до того, как стал активно развиваться рынок компьютеров с низким энергопотреблением. В итоге Transmeta так и не смогла выполнить своих обещаний, к 2005 году прекратила любое производство чипов, а в 2009 была объявлена банкротом.

    
    

    Texas Instruments Digital Micromirror Device (1987)
    
    

    18 июня 1999 года Ларри Хорнбек повел жену Лору на свидание. Они пошли смотреть «Звездные войны: Эпизод 1 — Скрытая угроза» в кинотеатре в Бербанке, Калифорния. Не то, чтобы седеющий инженер был горячим поклонником джедаев — нет. Причина, по которой они туда пошли, была на самом деле в проекторе. В нем использовался чип — цифровое микрозеркальное устройство, которое Хорнбек создал в Texas Instruments. Микросхема использует миллионы шарнирных микроскопических зеркал, чтобы направлять свет через объектив проектора. Этот показ был «первой цифровой демонстрацией крупного кинофильма», — говорит Хорнбек, член TI. Теперь кинопроекторы, использующие эту технологию цифровой обработки света, или DLP, как TI назвали ее, используются в тысячах кинотеатров. Они также используется в проекционных телевизорах, офисных проекторах и крошечных проекторах мобильных телефонов. «Перефразируя Гудини, — говорит Хорнбек, — микрозеркала, джентльмены. Эффект создается с помощью микрозеркал».

    На этом микрочипы не заканчиваются — будет еще пара статей. Оригинал на английском языке можно почитать здесь.
    

    
    

    Американские создатели транзистора Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн обрели мировую славу и в 1956 году были удостоены Нобелевской премии. Немецким физикам Герберту Матаре и Генриху Велкеру, которые, работая во Франции, всего полугодом позже самостоятельно изготовили точечный транзистор, пришлось удовольствоваться французским патентом и весьма кратковременной известностью, не вышедшей за пределы Европы. Интегральная схема тоже имела независимых авторов. Как нередко случается, их имена известны широкой публике куда лучше конкретных обстоятельств изобретения микрочипа.

    Тирания чисел

    
    

    Первый полупроводниковый компьютер CDC-1604 состоял из 25 000 транзисторов. Он занимал огромный зал, выполнял 34 000 вычислительных циклов в секунду и потреблял 15 кВт электроэнергии.

    И вот тут-то возникла неприятная проблема. Компоненты электронных схем соединяли проводами одним-единственным способом — с помощью пайки. Это была трудоемкая и недешевая ручная работа, чреватая многими ошибками (ведь ее делали не роботы, а люди). В начале транзисторной эры в принципе можно было спроектировать систему едва ли не любой степени сложности, но ее изготовление зачастую оказывалось непомерно трудной задачей. Более того, технологии сборки препятствовали продвижению сложных систем на рынок бытовой электроники, которому требовались крупные объемы производства, компактность и умеренные цены. Эти технологии всё хуже работали и для больших компьютеров, поскольку соединительные цепи длиной в километры снижали их быстродействие.

    
    

    В общем, уже в середине 1950-х годов на пути к осуществлению надежд, возложенных на транзисторы, встало серьезное препятствие, которое называли проблемой межкомпонентных соединений или, неформально, тиранией больших чисел. Его пытались преодолеть путем уменьшения размеров элементов электронных схем и применения модульной сборки, однако без особого успеха. Требовалась принципиально новая идея. И она не заставила себя долго ждать.

    Жаркое место

    Джек Сент-Клер Килби родился 8 ноября 1923 года в городе Джефферсон-Сити в штате Миссури. Его отец был инженером-электриком, поднявшимся до поста президента Канзасской электрической компании. Сын пошел по стопам родителя: в 1947 году окончил университет штата Иллинойс с дипломом бакалавра-электротехника и нашел место в компании Centralab в городе Милуоки, а через три года получил степень магистра в Висконсинском университете.

    Небольшая фирма, где работал Килби, в основном производила сравнительно несложные радиодетали. В 1952 году она приобрела у Bell Laboratories лицензию на изготовление транзисторов, и молодой инженер немало сделал для отладки новой технологии. Он получил около дюжины патентов, обрел отличную профессиональную репутацию, но вот работа ему наскучила. Килби не только понимал, что будущее твердотельной электроники зависит от победы над тиранией больших чисел, но и считал себя способным ее одержать. Для этого была нужна должность исследователя в компании с серьезными финансовыми ресурсами и интересом к новым разработкам. В начале 1958 года он разослал резюме по нескольким перспективным адресам и получил предложения от таких гигантов электронной индустрии, как IBM и Motorola. Однако Килби предпочел менее известную корпорацию Texas Instruments, где несколькими годами ранее физик Гордон Тил и физхимик Виллис Эдкок создали первую эффективную технологию изготовления кремниевых транзисторов (до этого их делали только на основе германия). В те времена фирмой руководил весьма дальномыслящий президент Патрик Хагерти, поручивший Эдкоку возглавить работы по радикальному устранению проблемы межкомпонентных соединений.

    
    

    Первый микропроцессор Intel 4004 содержал 2300 транзисторов и выполнял 92 000 инструкций в секунду, потребляя менее 1 Вт.

    В мае Килби перевез семью в Даллас и приступил к работе в свежеотстроенном корпусе, где еще даже не действовали кондиционеры. Жуткая техасская жара не помешала ему быстро найти решение поставленной задачи. Килби догадался, что из полупроводников можно сделать все основные компоненты электронной схемы, если правильно подобрать легирующие присадки. А раз так, то в принципе ничто не мешает разместить эти компоненты на общей матрице. 24 июля 1958 года он записал эту великую идею в лабораторном журнале в одной-единственной фразе, которая вошла в историю электроники.

    Но пока это была лишь теория. Когда Килби показал свои наброски Эдкоку, тот не выказал особого энтузиазма, но все же поручил Килби по-новому изготовить несложную радиосхему и пообещал санкционировать дальнейшие эксперименты, если она окажется удачной. Килби вызов принял и вручную встроил в германиевую пластинку детали стандартной электронной цепи, преобразующей постоянный ток в переменный (это был генератор гармонических колебаний с фазосдвигающей обратной связью). Выглядел он неуклюже, что и немудрено: для соединения блоков использовались навесные металлические провода. 12 сентября Килби показал свое детище большим боссам корпорации. На прибор подали ток от батареи, и на экране осциллоскопа высветилась зеленоватая синусоида. Первая в мире интегральная схема продемонстрировала свою работоспособность.

    «Восьмерка предателей»

    Третий сын конгрегационалистского пастора, чей предок приплыл в Америку на легендарном «Мэйфлауэре», Роберт Нортон Нойс появился на свет 12 декабря 1927 года в маленьком даже сейчас, а тогда вовсе крошечном Берлингтоне в штате Айова. Детские увлечения авиамоделизмом и радиотехникой привели его в аспирантуру Массачусетского технологического института, где в 26 лет он защитил докторскую диссертацию по физике. Еще в колледже он увлекся транзисторами и поэтому, остепенившись, пришел в филадельфийскую компанию Philco, которая занималась ими весьма серьезно.

    Подобно Килби, Нойс быстро сделал себе имя в твердотельной электронике. В начале 1956 года его пригласил к себе в фирму Уильям Шокли, покинувший Bell Laboratories, чтобы заняться полупроводниковыми приборами, и Нойс перебрался в Калифорнию, в городок Маунтин-Вью, расположенный южнее Сан-Франциско в долине Санта-Клара, которую лет через 15 стали называть Кремниевой долиной. Впрочем, он там не задержался. Шокли оказался плохим менеджером и буквально распугал лучших сотрудников. В результате в 1957 году Нойс и еще семеро молодых талантов ушли на вольные хлеба и при финансовой поддержке промышленника и изобретателя Шермана Фэйрчальда основали компанию Fairchild Semiconductor Corporation. В «восьмерку предателей», как обозвал их Шокли, входили физико-химик Гордон Мур (да-да, тот самый, который позднее придумал «закон Мура») и родившийся в Швейцарии физик Жан Эрни. С него-то и началась цепочка технологических нововведений, которая привела Нойса к изобретению интегральной микросхемы.

    
    

    Первый пример бытовой электроники - слуховой аппарат Arcadia от Zenith Radio Corporation

    Поверх краски

    Молодая компания производила транзисторы новейшим по тем временам методом диффузии легирующих примесей. При всех его достоинствах доля отбракованных из-за загрязнений изделий достигала 90%. Эрни предложил защищать кремниевые матрицы от повреждения с помощью тонкой пленки диоксида кремния. В процессе изготовления транзистора пленку зачищали в зонах диффузии, а затем для сохранения изоляции восстанавливали. Адвокат фирмы Джон Раллс усмотрел перспективность этой идеи и попросил составить патентную заявку с расчетом на возможность более широких приложений. Раллс не ошибся — метод Эрни лег в основу целого семейства полупроводниковых технологий, известных как планарные процессы.

    Эти приложения и начал обдумывать Нойс, возглавивший исследовательский отдел фирмы. Тут-то он и догадался, что на оксидную пленку можно нанести тонкие полоски меди или иного металла, которые соединят транзисторы, конденсаторы и прочие элементы электронной схемы. А отсюда уже было недалеко до мысли, что и сами эти элементы можно встроить в кремниевую матрицу с помощью избирательного легирования. Сходная идея шестью месяцами ранее осенила и Килби, но Нойс пришел к ней другой дорогой. И оба пути пересеклись на рождении микрочипа.

    Нойс регулярно обсуждал свои прозрения с Муром, который принимал их без особых возражений. 23 января 1959 года он описал свое изобретение на четырех страницах лабораторного журнала. Так родилась калифорнийская версия интегральной схемы — в отличие от техасской пока всего лишь на бумаге.

    Тем временем в Далласе

    Еще в сентябре 1958 года Килби и его помощники изготовили новым методом другой электронный прибор, полупроводниковый триггер. Тем не менее руководство Texas Instruments не пропагандировало новое изобретение и не планировало его использование. Более того, компания не спешила и с патентной заявкой.

    Однако 28 января 1959 года в Далласе зашевелились: прошел слух, что конкурирующая фирма RCA разработала собственный микрочип и вот-вот его запатентует. Информация оказалась ложной, но вызвала беспокойство. Корпорация обратилась к вашингтонской юридической фирме Stevens Davis Miller & Mosher, специализирующей на патентных делах, и поручила ей как можно быстрее оформить права на изобретение Килби. Ввиду особой важности дела им занялся сам Эллсворт Мошер, авторитетнейший юрист-патентовед. Для подготовки документации он потребовал монтажную схему микрочипа. Килби к этому времени уже осознал, что от внешней электропроводки необходимо избавиться, и приступил к разработке аналога планарного процесса (уже изобретенного Жаном Эрни). Тем не менее в качестве иллюстрации к патентной заявке Килби представил схему одного из первых чипов с навесными проводами из золота. Правда, он отметил, что проводящие цепи можно непосредственно накладывать на изолирующее покрытие, но на этом и остановился. 6 февраля Бюро патентов зарегистрировало заявку Килби.

    
    

    Патентные войны

    Этой вроде бы маловажной детали была суждена главная роль в патентной битве между Далласом и Кремниевой долиной. Fairchild Semiconductor Corporation в начале 1959 года выпустила в продажу свой первый оригинальный продукт — транзистор, изготовленный методом двойной диффузии. Интегральную схему Нойс оставил про запас — тогда ему казалось, что причин для спешки нет. Однако в начале марта он и его коллеги узнали, что корпорация Texas Instruments вскоре объявит о разработке интегрированных твердотельных схем. Так и произошло — изобретение Килби было продемонстрировано 24 марта в Нью-Йорке во время съезда Института радиоинженеров. К этому времени инженеры фирмы Texas Instruments изготовили ряд интегральных схем без навесных проводов, которые и были представлены на ее стенде. Хотя более подготовленной публики нельзя было и желать, новинка, как ни странно, никого особенно не заинтересовала. Даже профессиональный журнал Electronics упомянул о ней лишь через две недели, причем в одном-единственном абзаце.

    Однако в Калифорнии мгновенно почувствовали, что Fairchild Semiconductor реально угрожает потеря приоритета. Нойс прекрасно понимал, что его заявка должна существенно отличаться от заявки конкурентов. Поэтому они с Раллсом особо подчеркнули, что изобретение Нойса делает излишним применение внешней проводки. Содержания заявки Килби они не знали (Бюро патентов США не раскрывает сведений на стадии рассмотрения документов), однако Нойс имел основания предполагать, что по этой части его фирма опередила техасских конкурентов.

    Далее последовала судебная битва, растянувшаяся на десять лет. Юристы обеих сторон проявляли изощренное хитроумие, и в конце концов победа осталась за Нойсом. 6 ноября 1969 года апелляционный суд по делам патентов и таможенных сборов признал его единственным изобретателем микрочипа. Мошер апеллировал к Верховному суду США, но его петиция была отклонена.

    Самое интересное, что решение суда практически ничего не изменило. И профессионалы, и политики, и публика уже прекрасно знали, что это великое изобретение имеет двух полноправных авторов. Оба получили за него National Medal of Science (Килби в 1969 году, Нойс — в 1979-м) и National Medal of Technology (соответственно в 1990 и 1987 годах). Более того, ничуть не пострадали и финансовые интересы обеих фирм. Еще в 1966 году Texas Instruments и Fairchild Semiconductor признали друг за другом равные права на интегральную схему (остальные фирмы, пожелавшие производить микрочипы, должны были покупать у них лицензии). Так что, по сути, многолетняя тяжба оказалась никому не нужна.

    
    

    От ракет до калькулятора

    Интегральные схемы были запущены в серийное производство в начале 1961 года, когда для этого появилась технологическая база. Первой их выпустила в продажу (в шести вариантах) фирма Fairchild под именем микрологических элементов. Через несколько недель на рынке появились и микрочипы от Texas Instruments — по терминологии корпорации, твердотельные цепи. Стоили они очень дорого (поначалу более $100) и потому для бытовой электроники никак не годились. Первые три года их закупали только федеральные ведомства, преимущественно Пентагон и NASA. Микрочипы стали основой электроники межконтинентальных ракет MinutemanII, запускаемых с подводных лодок баллистических ракет Polaris А2 и А3, бортовой авионики новых боевых самолетов — впрочем, всего не перечесть. В ноябре 1963 года был запущен спутник Explorer-18 — первый космический аппарат, начиненный микрочипами. В том году в США было продано полмиллиона интегральных схем, спустя год — уже два миллиона. Благодаря возросшим объемам производства средняя цена микрочипа в 1964 году снизилась до 18 долларов 50 центов. Стоит вспомнить, что тогдашние наиболее совершенные интегральные схемы содержали не больше шести десятков компонентов.

    Тогда же, в 1964 году, микрочипы начали использовать и в бытовой электронике — они дебютировали в слуховом аппарате Arcadia фирмы Zenith Radio Corporation. Но их подлинный триумф состоялся весной 1971 года, когда Texas Instruments выпустила в продажу первый в мире электронный калькулятор Pocketronic (интересно, что он появился в магазинах 14 апреля, как раз накануне официальной даты представления налоговых деклараций). Команда Килби разработала его четырьмя годами ранее — столь значительная задержка опять-таки была обусловлена трудностями массового производства. Стоила эта игрушка $150, весила больше килограмма, печатала результаты на термочувствительной бумаге (дисплея не было вовсе) и к тому же была обучена только четырем действиям арифметики. Тем не менее Pocketronic имел колоссальный успех — уже в 1972 году объем его продаж достиг пяти миллионов. А в ноябре того же 1971 года фирма Intel Corporation, созданная покинувшими корпорацию Fairchild Нойсом и Муром, представила первый в мире универсальный микропроцессор, знаменитый Intel 4004, начав новую — компьютерную — эру в истории человеческой цивилизации.

    Читайте также:

      
    • Как увеличить яркость экрана на ноутбуке леново без зарядки
      
    • Ionic framework что это
      
    • Бортовой компьютер gamma gf 511 вид сзади
      
    • Как сделать файл с фонариком
      
    • Как изменить разрешение экрана в метро 2033 редукс не заходя в игру