현재 컴퓨터를 만드는 데 사용되는 전자 부품은 무엇입니까?

현재 컴퓨터 제조에 사용되는 전자 장치는 "초대형 집적 회로"입니다. 초대형 집적 회로는 많은 수의 트랜지스터를 단일 칩에 결합한 상속 회로입니다. 전자관 시대, 트랜지스터 시대, 집적회로 시대를 거쳐 이제는 대규모, 초대형 집적회로 시대를 맞이하고 있습니다.

이 튜토리얼의 운영 환경: Windows 10 시스템, DELL G3 컴퓨터.

현재 컴퓨터 제조에 사용되는 전자기기는 무엇인가요?

컴퓨터는 핵심 부품을 사용하며 튜브, 트랜지스터, 집적회로 시대를 거쳤습니다. 이제는 대규모, 초대형 시대입니다.

현재 컴퓨터가 제조되고 있습니다. 사용되는 전자 장치는 매우 큰 규모의 집적 회로입니다. VLSI는 다수의 트랜지스터를 단일 칩에 결합한 집적 회로로, 집적 수준이 대규모 집적 회로보다 높습니다. 통합된 트랜지스터의 수는 표준에 따라 다릅니다. 1970년대부터 복잡한 반도체와 통신기술의 발달로 집적회로에 대한 연구개발이 점차 시작되었다.

컴퓨터의 제어 코어 마이크로프로세서는 초대형 집적 회로의 가장 전형적인 예입니다. 초대형 집적 회로 설계(VLSI 설계), 특히 디지털 집적 회로는 일반적으로 전자 설계 자동화를 사용하여 수행되며 컴퓨터 공학의 초석 중 하나.

100,000개 이상의 부품 또는 10,000개 이상의 OR 게이트를 칩에 집적한 집적 회로를 초대형 집적 회로라고 합니다. VLSI는 1970년대 후반 개발에 성공해 주로 메모리와 마이크로프로세서 제조에 사용됐다. 64k 비트 랜덤 액세스 메모리는 약 150,000개의 구성 요소와 3 마이크론의 선폭을 포함하는 초대형 집적 회로의 1세대입니다.

대규모 집적 회로의 집적 수준은 600만 개의 트랜지스터에 도달했으며 선폭은 0.3미크론에 도달했습니다. 초대형 집적회로로 제조된 전자장치는 크기가 작고, 무게가 가벼우며, 전력소모가 낮고, 신뢰성이 높다. VLSI 기술을 사용하면 전자 하위 시스템 또는 전체 전자 시스템을 칩에 "통합"하여 정보 수집, 처리 및 저장과 같은 여러 기능을 완료할 수 있습니다. 예를 들어, 전체 386개 마이크로프로세서 회로는 250만 개의 트랜지스터 통합 수준으로 단일 칩에 통합될 수 있습니다. 초대형 집적회로의 성공적인 개발은 마이크로 전자공학 기술의 도약이며, 이는 전자 기술의 진보를 크게 촉진하여 군사 기술과 민간 기술의 발전을 촉진합니다. VLSI는 국가의 과학, 기술, 산업 발전 수준을 측정하는 중요한 상징이 되었으며, 특히 미국과 일본을 비롯한 세계 주요 산업국들 사이에서 가장 치열한 경쟁이 벌어지고 있는 분야이기도 합니다.

확장된 지식: VLSI의 단점

기술 규모의 증가와 마이크로프로세서의 복잡성 증가로 인해 마이크로프로세서 설계자는 여러 가지 과제에 직면해 있습니다.

• 1. 전력 소비 및 열 방출: 부품 집적 규모가 커짐에 따라 단위 부피당 생성되는 열 전력은 점차 증가하지만 장치의 열 방출 면적은 그대로 유지되어 단위당 열 방출이 발생합니다. 요구 사항을 충족하지 못하는 영역입니다. 동시에 단일 트랜지스터의 약한 서브스레시홀드 전류로 인한 정적 전력 소비는 트랜지스터 수의 실질적인 증가로 인해 점점 더 중요해지고 있습니다. 소비되는 총 전력을 줄이기 위해 DVFS(동적 전압 및 주파수 스케일링)와 같은 일부 저전력 설계 기술이 제안되었습니다.

• 2. 공정 편차: 포토리소그래피 기술은 광학 법칙에 의해 제한되므로 고정밀 도핑 및 에칭이 더욱 어려워지고 오류 가능성이 높아집니다. 설계자는 칩을 제조하기 전에 기술 시뮬레이션을 수행해야 합니다.

• 3. 더욱 엄격한 설계 규칙: 포토리소그래피 및 에칭 공정의 문제로 인해 집적 회로 레이아웃의 설계 규칙이 더욱 엄격해져야 합니다. 디자이너는 레이아웃을 디자인할 때 항상 이러한 규칙을 고려해야 합니다. 맞춤형 설계의 총 비용이 임계점에 도달했으며 많은 설계 조직은 자동화된 설계를 달성하기 위해 전자 설계 자동화부터 시작하는 것을 선호합니다.

• 4. 디자인 수렴: 디지털 전자 애플리케이션의 클록 주파수가 상승하는 경향이 있으므로 설계자는 전체 칩에서 낮은 클록 스큐를 유지하는 것이 더 어려워지고 있습니다. 이는 다중 코어, 다중 프로세서 아키텍처에 대한 관심으로 이어졌습니다(Amdahl의 법칙 참조).

• 5. 비용: 결정립의 크기가 작아질수록 웨이퍼의 크기가 커지고, 단위 웨이퍼 면적당 결정립의 수가 늘어나므로 제조 공정에 사용되는 포토마스크의 복잡성이 급격히 증가합니다. 현대의 고정밀 포토마스크 기술은 비용이 많이 듭니다.

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