Загальна характеристика галузі

Виробництва компонентів електронного устаткування України призначені забезпечити всі виробничі сфери та побут людей високоефективними засобами комп'ютерної техніки, новими поколіннями супутникових систем зв'язку, комплексну автоматизацію всіх галузей народного господарства, впровадження гнучких технологічних систем, роботів нових поколінь, багатоопераційних верстатів з ЧПУ, систем автоматизованого проектування малостадійних швидкодіючих процесів, систем технологій та машин для комплексної маловідходної переробки всіх видів сировини та накопичених відходів.

Підприємства, науково-дослідні, проектно-конструкторські та інші організації цієї галузі розміщені в містах та районах високої технічної культури. Найбільшими центрами виробництва електронної та мікроелектронної техніки є Київ, Харків, Львів, Дніпропетровськ, Сімферополь, Донецьк, Запоріжжя, Одеса, Сіверськодонецьке науково-виробниче об'єднання обчислювальної техніки "Імпульс" та ін.

У Києві почав діяти технопарк мікроелектроніки, а в Харкові технопарк монокристалів для виробництва електронних компонентів. Продукція галузі відзначається мінімальною матеріаломісткістю та максимальною науковомісткістю.

Виробництва компонентів електронного устаткування використовують напівпровідникові матеріали високої чистоти, що містять до 99,9999 % основного компонента, тобто в цих матеріалах на мільйон атомів основного компонента припадає один атом домішок.

Розрізняють прості й складні напівпровідникові матеріали. Прості — це кремній, германій, селен, телур, фосфор, сірка, арсен, стибій, йод та ін. Складні — це тверді розчини (кремнію і германію) та хімічні сполуки (арсенід галію, оксид міді та ін.). Електропровідність цих матеріалів при кімнатній температурі має проміжне значення між електропровідністю металів (10⁶—10⁴ Ом^-1 см^-1) і діелектриків (10^-10—10^-12 Ом^-1 см^-1).

Електронікою називають науку про електронні процеси у вакуумі, газах, рідинах і напівпровідниках, які відбуваються за різних температур під дією електричних і магнітних полів.

Технічна електроніка розроблює, виробляє та експлуатує електронні прилади та пристрої найрізноманітнішого призначення. Вона відзначається великою швидкодією та точністю.

Мікроелектронікою називають частину технічної електроніки, яка розроблює, виготовляє мікросхеми та конструкційно-допоміжні пристрої.

Основною продукцією мікроелектроніки є інтегральні мікросхеми.

Інтегральною мікросхемою (ІМС) називають електричну схему, яка складається з певної кількості елементів, виготовлених і електрично пов'язаних між собою у приповерхневому шарі напівпровідникового монокристалу або на діелектричній підкладці.

Монокристали вирощують із кремнію та арсеніду галію, а підкладки виготовляють із скла або кераміки.

Елементи ІМС поділяють на активні і пасивні.

Активні елементи IMC підсилюють сигнали або перетворюють їх. Це діоди, транзистори тощо.

Пасивні елементи передають сигнали. До них належать резистори, конденсатори, котушки індуктивності тощо [1].

Деталі (компоненти) електронного устаткування використовуються для виробництва систем обробки та передачі інформації, автоматичних систем управління процесами виробництва і руху, устаткування для радіо, телебачення та зв'язку, комп'ютерів, ЕОМ, медичної апаратури, пристроїв квантової електроніки, обладнання для наукових досліджень, електронних годинників та багато чого іншого.

Найважливішими компонентами сучасного електронного устаткування є інтегральні мікросхеми (ІМС) та мікропроцесори.

Інтегральні мікропроцесори є найбільшим і найважливішим науково-технічним досягненням сучасності і мають значні перспективи свого розвитку.

Електроніка зародилася на початку XX ст. У 1904 р. англієць Дж. Флемінг винайшов ламповий діод, а в 1906 р. американець Л. де Форест винайшов тріод. Ці та інші винаходи привели в 30-х роках до створення радіо та телебачення. Таким чином, уперше виявився великий вплив технології на суспільство. Слідом за створенням радіо та телебачення було створено перші ЕОМ (електронно-обчислювальні машини). Електронну апаратуру складали з окремих готових елементів-електронних ламп, резисторів, конденсаторів тощо, які з'єднували між собою за допомогою електричних провідників паянням і зварюванням. Виробництво електронної апаратури було трудомістким, а самі прилади громіздкими, ненадійними, крім того, споживали багато енергії. Так маса ЕОМ 1940 р. виготовлення становила 30 т. Вона споживала таку кількість електричної енергії, як одночасно включені 180 прожекторів, а виконувала розрахунки які, виконує сучасний кишеньковий калькулятор. Починаючи з 40-х років XX ст. усі зусилля творців електронної апаратури були спрямовані на мініатюризацію електричних схем та зменшення розмірів і маси апаратури.

В грудні 1947 р. американські винахідники Джон Бардін і Уолтер Браттейн створили транзистор, який спричинив переворот у електроніці.

Електронне обладнання стало меншим за розмірами, легшим, надійнішим і дешевшим, ніж аналогічне за призначенням на електронних лампах. Проте з часом саме електронне обладнання та спосіб його виготовлення перестали задовольняти темпи розвитку науки і техніки.

Наступний крок електроніки пов'язаний із розвитком мікроелектроніки, який Грунтується на використанні інтегральних мікросхем.

У 1959 р. Дж. Юлбі і Р. Нойс незалежно один від одного заявили про винаходи, які полягали у тому, що на одному кристалі кремнію побудована ціла електронна схема. Такі схеми стали називати інтегральними.

Перші мікросхеми були виготовлені на кристалах площею кілька квадратних міліметрів. Настав період удосконалення технології виготовлення ІМС: зменшення площі, яку займає мікросхема; поліпшення її якості та надійності, зменшення собівартості.

Із винаходом інтегральних мікросхем з'явилися електронні годинники, які зробили переворот у структурі годинникової промисловості. Ручні годинники з продукції точного машинобудування перейшли до продукції електронної промисловості. Механічні арифмометри та логарифмічні лінійки замінили на кишенькові калькулятори.

Зростає значення мікроелектроніки в промисловості: у процесі зварювання, виконання монотонних робіт. Мікроелектроніка відіграє важливу роль також під час складання виробів, у системах контролю, обліку та розподілу продукції тощо.

Швидкий розвиток мікроелектроніки та її використання в найрізноманітніших галузях промисловості та людської діяльності обумовлений такими факторами:

• висока надійність в експлуатації, що забезпечує безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність, захищеність від зовнішніх факторів впливу;

• можливість значного зменшення габаритів і маси різних виробів без втрати якості роботи;

• реальні перспективи подальшого розвитку цих факторів.

Інтегральна електроніка на сьогоднішній день є галуззю промисловості яка здатна дуже швидко впроваджувати у виробництво інноваційно-перспективні наукові розробки, які започатковуються схемотехнічною мікроелектронікою та іншими напрямами сучасної науки.

Формується новий комплекс наноелектронних технологій, здатних створювати надвеликі мікропроцесори — інтегральні структури з дуже великим ступенем інтеграції та функцій і надмалими габаритними розмірами та енергоспоживанням.

Мова йде про габарити, які будуть вимірюватись не мікрометрами, а нанометрами.

Нано (від грецьк. nonos — карлик) — приставка для створення назв дольних одиниць рівних одній міліардній частці вихідних одиниць. Наприклад, 1 нм = 10^-9 м.

Наноелектронні технології, інтегруючись з біотехнологіями, мікро- та наномеханікою, роботобудуванням та іншими технологіями, в найближчі десятиліття будуть спроможні ще в більшій мірі поставити досягнення сучасної науки на облаштування людського життя та навколишнього середовища.

Дата добавления: 2015-11-16