Mikroelektronika


Co to vlastně je mikroelektronika

Mikroelektronika, resp. nanoelektronika, je jeden z nejdynamičtěji se rozvíjejících technických oborů na světě. Zabývá se návrhem a výrobou polovodičových součástek na bázi submikronových technologií od nejjednodušších diod, přes tranzistor až po integrované obvody tzv. čipy s velmi vysokou hustotou integrace. Znamená to, že jsme schopni na malé ploše řádově několika mm2 vyrobit takové čipy, jako jsou převodníky, filtry, paměti, 64-bitové mikroprocesory a mnoho dalších. Tyto integrované obvody a součástky naleznete v každém dnešním elektronickém výrobku. Bez oboru mikroelektronika by nebylo dnešních počítačů, mobilních telefonů, televizorů, prostě žádné moderní elektronické zařízení.

iphone

A přesně tato problematika, tedy návrh, vývoj a testování těchto obvodů, je jedna z hlavních oblastí na Ústavu mikroelektroniky, která se jednak vyučuje, ale také tvoří oblast zájmu našich vědecko-výzkumných aktivit. Jak je optimálně navrhnout podle požadavků zákazníka, jak je vyrobit a také, jak je použít. Je to v podstatě velmi široký obor, ve kterém se uplatní obvodáři, technologové, fyzici a chemikové. Samozřejmě, že jeden člověk nemůže obsáhnout všechny tyto profese, proto se každý specializuje podle vlastních schopností a uvážení.

A jaká je perspektiva mikroelektroniky v České republice? Málokdo ví, že v České republice je několik firem, které využívají mikroelektronické technologie, a které hledají odborníky v tomto oboru. Jsou to vysoce ceněné profese, ale specialistů je velmi málo, díky malému zájmu lidí o technologické obory. Na těchto stránkách však najdete spoustu informací o tomto dynamicky se rozvíjejícím oboru.


Proces výroby integrovaného obvodu

Vše začíná tunami písku vytěženého z křemenných skal. Ten se používá k výrobě křemíkového krystalu (přesněji monokrystalu křemíku) - zhruba metrové válcové tyče. Následně je křemíková tyč rozřezána diamantovou pilou na tenké plátky (wafer) přibližně rozměrů kompaktního disku. V dnešní době však již není neobvyklý průměr tohoto disku až 30 cm.

ingotwafer

V dalším kroku pomocí projekce podobné výrobě fotografií je do křemíkového plátku přenášena geometrická struktura navrženého integrovaného obvodu. Do povrchu plátku jsou fyzikálně-chemickými postupy nanášena atomární množství chemických nečistot, které způsobují změnu vodivosti křemíku. Oblasti s různým typem vodivosti pak tvoří základ pro prvky elektronických obvodů. Způsob propojení těchto prvků určuje vlastnosti obvodu. Po tomto procesu je každý plátek, který může obsahovat skoro tisíc megabitových pamětí SRAM, rozřezán na jednotlivé identické obvody. A protože i malé zrnko prachu může celý obvod zničit, jsou všechny obvody elektronicky testovány. Nakonec je každý obvod umístěn do plastového či keramického pouzdra, a připraven k použití, například jako paměť DRAM, mikroprocesor a další.

návrhsimulace