現在、コンピューターの構築にどのような電子部品が使用されていますか?

現在コンピューターの製造に使用されている電子デバイスは「超大規模集積回路」です。超大規模集積回路とは、多数のトランジスタを 1 つのチップに組み合わせた継承された回路であり、その密度はコンピュータ キーデバイスの使用は、真空管、トランジスタ、集積回路の時代を経て、現在は大規模集積回路、超大規模集積回路の時代です。

このチュートリアルの動作環境: Windows 10 システム、DELL G3 コンピューター。

現在、コンピューターの製造に使用されている電子デバイスは何ですか?

コンピューターは主要なコンポーネントを使用し、真空管、トランジスタ、集積回路の時代を経て、現在では大型になっています。集積回路の時代

現在、コンピュータの製造に使用されている電子デバイスは非常に大規模な集積回路です。 VLSIは、多数のトランジスタを1チップに集積した集積回路であり、大規模集積回路よりも集積度が高い。集積されるトランジスタの数は規格によって異なります。 1970 年代以降、複雑な半導体および通信技術の発展に伴い、集積回路の研究開発が徐々に始まりました。

コンピュータの制御コア マイクロプロセッサは、超大規模集積回路の最も典型的な例です。超大規模集積回路設計 (VLSI 設計)、特にデジタル集積回路は、通常、電子設計自動化を使用して実行されます。 . コンピュータ エンジニアリングの重要な分野の 1 つになります。

10万個以上の部品や1万個以上のゲート回路を1チップ上に集積した集積回路を超大規模集積回路と呼びます。 VLSI は 1970 年代後半に開発に成功し、主にメモリとマイクロプロセッサの製造に使用されています。 64k ビットのランダム アクセス メモリは、約 150,000 個のコンポーネントと 3 ミクロンの線幅を含む、第一世代の超大規模集積回路です。

超大規模集積回路の集積レベルはトランジスタ数600万個に達し、線幅は0.3ミクロンに達しています。超大規模集積回路を用いて製造された電子機器は、小型、軽量、低消費電力、高信頼性を実現します。 VLSI テクノロジを使用すると、電子サブシステムまたは電子システム全体をチップ上に「統合」して、情報の収集、処理、保存などの複数の機能を完了できます。たとえば、386 マイクロプロセッサ回路全体を 250 万個のトランジスタの集積レベルで単一チップ上に集積できます。超大規模集積回路の開発の成功はマイクロエレクトロニクス技術の飛躍であり、電子技術の進歩を大きく促進し、軍事技術や民生技術の発展を促進します。 VLSIは国の科学、技術、産業の発展レベルを測る重要なシンボルとなっており、世界の主要先進国、特に米国と日本の間で最も競争が激しい分野でもある。

拡張知識: 超大規模集積回路の欠点

技術の規模が拡大し続けるにつれて、マイクロプロセッサの複雑さも増加し続けています。いくつかの課題に直面しました。

• 1. 消費電力と放熱: コンポーネントの集積規模が大きくなるにつれて、単位体積あたりに発生する熱量は徐々に増加しますが、デバイスの放熱面積は変わりません。変化しないため、単位面積あたりの熱放散が発生し、要件を満たしていません。同時に、単一トランジスタの微弱なサブスレッショルド電流によって引き起こされる静的電力消費は、トランジスタ数の大幅な増加によりますます顕著になります。総消費電力を削減するために、動的電圧周波数スケーリング (DVFS) などのいくつかの低電力設計手法が提案されています。

• 2. プロセスの逸脱: フォトリソグラフィー技術は光学法則によって制限されるため、より高精度のドーピングやエッチングが困難になり、エラーが発生する可能性が大きくなります。設計者はチップ製造前に技術シミュレーションを実行する必要があります。

• 3. より厳格なデザイン ルール: フォトリソグラフィーとエッチング プロセスの問題により、集積回路レイアウトのデザイン ルールはより厳格になる必要があります。デザイナーはレイアウトを設計する際に、常にこれらのルールを考慮する必要があります。カスタム設計の総コストは臨界点に達しており、多くの設計組織は自動設計を達成するために電子設計の自動化から始めることを好みます。

• 4. 設計の収束: デジタル電子アプリケーションのクロック周波数が上昇する傾向にあるため、設計者はチップ全体で低いクロック スキューを維持することがますます困難になっていると感じています。これにより、マルチコア、マルチプロセッサ アーキテクチャへの関心が高まりました (アムダールの法則を参照)。

• 5. コスト: 粒子のサイズが小さくなるにつれて、ウェーハのサイズが大きくなり、単位ウェーハ面積あたりの粒子の数が増加します。製造プロセスの複雑さが急激に高まります。最新の高精度フォトマスク技術は高価です。

さらに関連する知識については、FAQ 列をご覧ください。

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