Как сделать энергию для производителя микросхем

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 05.10.2024

Как делают интегральные микросхемы

Появление интегральных микросхем произвело настоящую технологическую революцию в электронике и IT-индустрии. Казалось бы, всего несколько десятилетий назад для простейших электронных вычислений применялись огромные ламповые компьютеры, занимавшие по несколько комнат и даже целые здания.

Эти компьютеры содержали в себе многие тысячи электронных ламп, которые требовали для своей работы колоссальных электрических мощностей и особых систем охлаждения. Сегодня им на смену пришли компьютеры на интегральных микросхемах.

По сути интегральная микросхема представляет собой сборку из многих полупроводниковых компонентов микроскопической величины, размещенных на подложке и упакованных в миниатюрный корпус.

Один современный чип размером с человеческий ноготь может содержать внутри несколько миллионов диодов, транзисторов, резисторов, соединительных проводников и других компонентов, которые в былые времена потребовали бы для своего размещения пространство довольно крупного ангара.

За примерами далеко ходить не нужно, процессор i7, например, содержит на площади менее 3 квадратных сантиметров более трех миллиардов транзисторов! И это не предел.

Далее теперь рассмотрим основу процесса создания микросхем. Микросхема формируется по планарной (поверхностной) технологии путем литографии. Это значит, что она как бы выращивается из полупроводника на кремниевой подложке.

Первым делом подготавливается тонкая кремниевая пластина, которую получают из монокристалла кремния путем отрезания от цилиндрической заготовки при помощи диска с алмазным напылением. Пластину полируют в особых условиях, чтобы избежать попадания на нее загрязнений и любой пыли.

После этого пластину оксидируют — воздействуют на нее кислородом при температуре порядка 1000°C с целью получить на ее поверхности слой прочной диэлектрической пленки диоксида кремния толщиной в необходимое количество микрон. Толщина получаемого таким образом слоя оксида зависит от времени воздействия кислородом, а также от температуры подложки во время оксидирования.

Далее на слой диоксида кремния наносят фоторезист — светочувствительной состав, который после облучения растворяется в определенном химическом веществе. На фоторезист кладут трафарет — фотошаблон с прозрачными и непрозрачными участками. Затем пластину с нанесенным на нее фоторезистом экспонируют — засвечивают источником ультрафиолетового излучения.

В результате экспонирования та часть фоторезиста, которая находилась под прозрачными участками фотошаблона, изменяет свои химические свойства, и теперь может быть легко удалена вместе с находящимся под ним диоксидом кремния специальными химикатами, при помощи плазмы или другим способом — это называется травлением. По окончании травления незащищенные фоторезистом (засвеченные) места пластины оказываются очищены от засвеченного фоторезиста и затем - от диоксида кремния.

После травления и очищения от незасвеченного фоторезиста тех мест подложки, на которых остался диоксид кремния, приступают к эпитаксии — наносят на кремниевую пластину слои нужного вещества толщиной в один атом. Таких слоев может быть нанесено столько, сколько необходимо. Далее пластину нагревают и осуществляют диффузию ионов определенных веществ, чтобы получить p и n-области. В качестве акцептора используют бор, а в качестве доноров — мышьяк и фосфор.

В завершении процесса производят металлизацию алюминием, никелем или золотом, чтобы получить тонкие проводящие пленки, которые будут выступать в роли соединительных проводников для выращенных на подложке на предыдущих этапах транзисторов, диодов, резисторов и т. д. Таким же образом выводят контактные площадки для монтажа микросхемы на печатную плату.

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.

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.

Это первый лайнер за более чем полвека, заходя в салон которого, вы будете точно знать, что находитесь именно в МС-21, а не в Аэрбас или Боинг.

И это не шутка. Поверить в это действительно сложно, мы же привыкли думать, что в России плохой сервис, климат и вообще всё.

Вступайте в другие наши группы и добавляйте нас в друзья :)

Все мы в той или иной степени пользуемся банковскими, социальными, а также SIM-картами, не говоря уже о проездных на метро. Все эти вещи объединяет одно — в основе их функционирования лежит микрочип. Микроэлектронка является одной из самых высокотехнологичных и наукоемких отраслей промышленности. Более 90% инноваций, которые появляются в мире, созданы за счет развития микроэлектроники.

В основе любой микросхемы или чипа — кремний.

Кремний обрабатывается в монокристалл. Режется на пластины толщиной в два бумажных листа и диаметром 750 микрон. В таком виде его и закупает завод.

Пластина с микрочипами

Важнейшим и основообразующим элементом на заводе является чистота. Для микрочипа любая пылинка — то же, что и булыжник для человека. Работать можно только в специальном костюме, пронизанном углеродной нитью и обладающим пылеотталкивающими свойствами. Сотрудникам, работающим в чистой комнате, запрещено пользоваться косметикой. Количество микрочастиц в воздухе контролируется при помощи четырехуровневой системы фильтрации.

В проекте разработки производства чипов 90 и 180 нанометров приняло участие более 70 компаний из 17 стран мира. Все оборудование, все материалы поставляются на завод из-за рубежа.

На момент запуска производства 90нм лишь 7 стран в мире обладало схожей технологией. Однако в Европе уже идет выпуск структур 65, 43 и 32 нм, тогда как у нас пока лишь 90. Но и это, безусловно, прорыв. Запустив производство чипов с топологическим уровнем 90нм, мы сократили отставание от мировых лидеров на 5 технологических поколений, что равняется десяти обычным годам. Также СИТРОНИКС Микроэлектроника с 2013 года планирует приступить в разработке отечественных технологий уровня 65нм.

Читайте в Дзене

В Объединённой двигателестроительной корпорации Ростеха смотрят в будущее, и поэтому заговорили о создании гибридной силовой установки (ГСУ).

Эту силовую установку планируют использовать в вертолетах Ансат, VRT-500 и Ка-226Т, где сейчас используются импортные двигатели.

Сахалин даже в XXI веке был изрезан "наследием" японкой оккупации словно шрамами на теле. Эти шрамы можно было видеть на любой карте.

Сама идея устройства для получения дармовой энергии из эфира неизменно была очень востребована. Не только аматёры, но и многие именитые учёные всерьёз и небезрезультатно занимались этим вопросом. Нынче не стало меньше желающих разработать подобную установку и её сделать самому. Энергию из эфира для дома сегодня можно попытаться получить, используя простые и доступные схемы.

Энергия из пустоты

Энергия определяется полезной работой, а поле — пространственными характеристиками влияния его источника. И статический электрический заряд, и динамический магнитный эффект вокруг проводника с током, и тепло нагретого тела считаются полями.

Любое поле может выполнить полезную работу, следовательно, передать часть своей энергии. Именно это свойство побуждает искать источники дармовой энергии в различных полях. Считается, что такой энергии существует в разы больше, чем в освоенных человечеством традиционных источниках.

Например, мы умеем использовать энергию гравитации огромной Земли, но не умеем её извлекать из притяжения малюсенького камня. Она слишком незначительная, чтобы это имело смысл, но практически неисчерпаема. Если придумать некий способ её извлечения из камешка, мы получим новый источник энергии.

Эфир и его свойства

Никола Тесла и его идеи

Многие его разработки считаются утраченными ещё со времени его смерти. Одни из них известны исключительно как принципы, другие — всего лишь в общих чертах. Тем не менее, многие нынешние конструкторы пытаются сегодня воспроизвести открытия и устройства Тесла, пользуясь уже современными научными и технологическими открытиями.

Большинство идей Тесла базируются на извлечении её из полей, формируемых взаимодействием Земли со своей ионосферой. Эта система рассматривается как большой конденсатор, в котором одна пластина — Земля, а другая — её ионосфера, облучаемая космическими лучами. Как и любой конденсатор, такая система постоянно накапливает заряд.

А разрабатываемые по идеям Тесла различные самодельные устройства предназначены для извлечения этой энергии.

Нынешние и классические разработки

использование мощных неодимовых магнитов;
получение тепла от механических нагревателей;
трансформация энергии земли и излучений космоса;
вихревые двигатели;
термические земляные насосы;
солнечные конвекторы;
торсионные генераторы.

Все эти способы имеют своих приверженцев, но большинство из них довольно ресурсоёмкие и затратные. Немаловажно и то, что они требуют глубоких специальных знаний и изобретательности. Всё это делает подобное конструирование в домашних условиях затруднительным. Энергия из эфира своими руками может быть получена с помощью несложных и доступных схем. Их реализация не потребует глубоких знаний или больших издержек, но некоторая подгонка, настройка и расчёты всё же понадобятся.

Энергия воздушной тяги

Эта идея — типичный пример такого устройства. Она не является в строгом смысле слова способом извлечь энергию из эфира. Это, скорее, способ её простого, дешёвого и длительного получения.

Для его реализации понадобится высокая труба, 15 метров и более. Такая труба ставится вертикально. Нижнее и верхнее отверстия должны быть открыты. Внутри неё устанавливаются электродвигатели с пропеллерами соответствующего диаметра , которые должны легко крутиться вместе с ротором. Восходящий поток воздуха вращает лопасти и роторы электродвигателей, в статоре вырабатывается электроэнергия.

Незамысловатая домашняя мини-электростанция

Одно из самых элементарных устройств можно сделать самостоятельно из кулера от компьютера (рис.1). В нём используется такая современная разработка, как неодимовые магниты.

Для его изготовления нужно:

подобрать компьютерный кулер;
снять с него трансформаторные катушки (их там 4 штуки);
вместо них поставить 4 маленьких неодимовых магнита;
их нужно сориентировать в исходных направлениях катушек;
правильно подобрав положение магнитов, заставить вращаться ротор моторчика.

Такая электростанция позволяет работать подключённой к ней маленькой лампочке. Взяв мотор побольше и более сильные магниты, можно получить больше электроэнергии.

Применение магнитов и маховика

Возможности подобной электростанции значительно увеличиваются при использовании инерции тяжёлого маховика. Упрощённая модель такой конструкции показана на рис. 2.На сегодняшний день существует масса разработок — в том числе и запатентованных подобных конструкций с горизонтальным и вертикальным расположением маховика. Все они имеют общую схему устройства.

Основная деталь — барабан маховика, по окружности которого расположены довольно мощные неодимовые магниты. По окружности движения ротора-маховика расположены несколько электрических катушек, выполняющих роль электромагнита и генератора электричества (статора). В комплект также входит аккумулятор и устройство переключения направления подачи напряжения.

Будучи один раз запущен, маховик, вращаясь по кругу, возбуждает своими магнитами электромагнитное поле в катушках. Это приводит к появлению в проводнике электрического тока, который подаётся для зарядки аккумулятора. Периодически часть вырабатываемой электроэнергии используется для подталкивания маховика. Заявляемый разработчиками КПД такого механизма составляет 92%.

В обоих этих устройствах энергия вырабатывается за счёт инерции вращения и сравнительно недавно разработанных мощных магнитов. Понимая принцип работы устройства, можно попытаться сделать его самостоятельно дома. По словам конструкторов, с помощью него можно получать до 5 кВт*ч полезной мощности.

Простой генератор Тесла

Сегодняшнее воздушное пространство значительно сильнее ионизировано, чем во времена Тесла.

Основание тому — существование огромного количества линий электропередач, источников радиоволн и прочих причин ионизации. Поэтому попытка получить электричество из эфира своими руками с помощью простейших конструкций по идеям Тесла может быть весьма эффективной.

На пластинах, как и в конденсаторе, накапливаются потенциалы противоположного знака. Само устройство состоит из стартового источника питания (аккумулятор 12 В), подключённого через разрядник к первичной обмотке трансформатора, и параллельно включённого конденсатора. Накопившийся заряд пластин снимается со вторичной обмотки трансформатора.

Эта конструкция представляет опасность тем, что фактически моделирует возникновение атмосферного разряда молнии, и работы с такой установкой нужно проводить с соблюдением всех мер безопасности.

С помощью подобной конструкции можно получить небольшое количество электричества. Для более серьёзных целей потребуется использовать более сложные и дорогостоящие в реализации схемы. В этом случае также не обойтись без достаточных знаний физики и электроники.

Устройство разработки Стивена Марка

Эта установка, созданная электриком и изобретателем Стивеном Марком, предназначена для получения уже довольно значительного количества холодного электричества (рис.4). С помощью него можно питать как лампы накаливания, так и сложные бытовые устройства — электроинструмент, телерадиоаппаратуру, электродвигатели. Он назвал его Тороидальный Генератор Стивена Марка (TPU). Изобретение подтверждено патентом США от 27 июля 2006 года.

Принцип его действия основан на создании магнитного вихря, резонансных частот и ударов тока в металле. В отличие от многих других подобных устройств, будучи уже запущенным, генератор не требует подпитки и может работать неограниченное количество времени. Он был воссоздан много раз различными испытателями, которые подтверждают его работоспособность.

Существуют несколько конструкций этого устройства. Принципиально они между собой не разнятся, есть некоторые отличия в реализации схемы.

Здесь приведена схема и конструкция 2-частотного TPU. В основу принципа его действия положено столкновение вращающихся магнитных полей. Устройство имеет вес меньше 100 г и довольно простую конструкцию. Оно включает в себя такие компоненты:

Внутрення кольцеобразная основа (рис.5) выполняет роль стабильной платформы, вокруг которой расположены все другие катушки. Материал для изготовления кольца — пластик, фанера, мягкий полиуретан.

ширина: 25 мм;
внешний диаметр: 230 мм;
внутренний диаметр: 180 мм;
толщина: 5 мм.

Внутренняя коллекторная катушка может быть сделана из 1–3 витков 5 параллельных многожильных проводов-литцендратов. Для намотки витков можно также использовать обычный одножильный провод с диаметром жилы 1 мм. Схематический вид после изготовления представлен на рис. 6.

Внешняя коллекторная катушка, она же — выходной коллектор двухполярного типа. Для его намотки можно использовать тот же провод, что и для управляющих катушек. Им покрывается вся доступная поверхность.

Каждая из катушек управления (рис.7) — плоского типа, по 90 градусов для установки вращающегося магнитного поля.

Чтобы сделать катушки с одинаковым количеством витков, необходимо до наматывания отрезать 8 проводов немного длиннее метра. Выводы поможет различать разный цвет проводов. Каждая катушка имеет 21 виток двухпроводного стандартного одножильного провода сечением 1 мм со стандартной изоляцией.

Выводы с наконечниками (рис. 7) — это два вывода внутренней коллекторной катушки.

Обязательной является установка общей обратной земли и 10-микрофарадного полиэстрового конденсатора, без которого на всё оборудование будут отрицательно воздействовать токи и возвращаемое излучение.

Схема соединений делится на 4 секции:

входа;
управления;
катушек;
выхода.

Секция входа предназначена для предоставления интерфейса к генератору прямоугольного сигнала

и выдачи синхронизированных прямоугольных волн подходящим образом. Это обеспечивается с помощью КМОП-мультивибратора.

Для реализации секции управления МОСФИТами (MOSFET) лучшее решение — стандартный интерфейс IRF7307, предлагаемый конструктором.

Как видно из последней модели, человеку без специального образования и навыков работы с физическими устройствами и приборами собрать такую конструкцию дома будет достаточно сложно.

Существует множество схем и описаний подобных устройств других авторов. Капанадзе, Мельниченко, Акимов, Романов, Дональд (Дон) Смит хорошо известны всем желающим найти способ получения энергии из ничего. Многие конструкции довольно простые и недорогие для того, чтобы их сделать и самому получить энергию из эфира для дома.

Вполне возможно, что многим таким аматёрам удастся практически достоверно узнать, как получить электричество в домашних условиях.

Читайте также: