精密數(shù)字壓力表芯片工作原理和發(fā)展簡史

工作原理：

精密數(shù)字壓力表芯片的襯底材料是具有 n-或 p-型的輕摻雜質(zhì)單晶硅層。它起兩個作用，一是作為在其上面和內(nèi)部制造集成電路的物理介質(zhì)，另一作用是作為電路本身的一部分，構(gòu)成芯片核心的半導(dǎo)體電路和微型晶體管通過沉積或刻蝕直接構(gòu)建在單晶硅表面上。

芯片的工作速度與芯片內(nèi)電路之間信號傳送路程的長短有關(guān)，路程越短速度越快，反之則越慢。芯片的工作時間單位是以納秒計量的。

制造：

要在大約 5 平方毫米的薄硅片上制作數(shù)百個電路，需要非常精密的生產(chǎn)技術(shù)。芯片上的元件是用微米測量的，定位時的精密度為 1-2 毫米。芯片是在超凈化的工廠內(nèi)，使用由具有專門技術(shù)的計算機控制的機器制造的。在制造過程中需要用高倍顯微鏡對芯片進(jìn)行觀察。

制造芯片時，將元件和電路連線置于硅片的表面和內(nèi)部，形成 9-10 個不同的層次。在真空中生成圓柱形的純硅晶體，然后將其切成 0.5 毫米厚的圓片，將圓片的表面磨得極其光滑。利用存儲在電子計算機存儲器里的電路設(shè)計程序，為芯片的各層制造一組“光掩模"，這種掩模是正方形的玻璃。用照相處理的辦法或電子流平板印刷技術(shù)將每一層的電路圖形印在每一塊玻璃掩模式上，因而玻璃僅有部分透光。當(dāng)上述圓片被*清洗干凈后，再放入灼熱的氧化爐內(nèi)，使其表面生成二氧化硅薄絕緣層。然后再涂上一層軟的易感光的塑料（稱為光刻膠或光致抗蝕劑）。將掩模放在圓片的上方，使紫外線照射在圓片上，使沒有掩模保護(hù)的光刻膠變硬。用酸腐蝕掉沒有曝光部分的光刻膠及其下面的二氧化硅薄層，裸露的硅區(qū)部分再做進(jìn)一步處理。

用離子植入法將摻雜物摻入硅中構(gòu)成元件的 n 型和 p 型部分，在硅片上形成元件。此時硅片上部是鋁連接層，兩層連接層之間被二氧化硅絕緣層隔開。鋁連接層由蒸發(fā)工藝生成，有掩模確定它的走線。

當(dāng)整個制造過程完成以后，使用電探針對每一個芯片進(jìn)行檢驗。將不合格的產(chǎn)品淘汰，其它產(chǎn)品進(jìn)行封裝后在不同溫度及環(huán)境條件下的檢驗，最終成為出廠的芯片。

芯片中的電路越緊密地擠在一起，芯片的工作速度越快，而且由于更多的電路被設(shè)計在同樣面積的硅片上，芯片的功能更強。實際中芯片所做的工作都是由晶體管完成的。芯片的代碼用兩種信號表示，即電壓信號代碼。它包括兩種狀態(tài)，被分別稱為高電平和低電平狀態(tài)，也可以用數(shù)字表示這兩種信號，即用“1"表示高電壓信號，用“0"表示低電壓信號（“1"和“0"在二進(jìn)制代碼中叫做“位"(bit, binary digits 的縮寫)）。這兩種狀態(tài)分別用 vih 和 hil 兩個電壓域值表示，且 vih>hil。vih 被稱為高邏輯閥，hil 被稱為低邏輯閥。如果某節(jié)點電壓 v 滿足不等式 v> hil ，則認(rèn)為該節(jié)點處于高狀態(tài)，而如果v<vih ，則為低狀態(tài)。如果一個節(jié)點="" 的電壓="" v="" 滿足不等式="" hil<v<vih="" ，則狀態(tài)不確定。<="" p="">

芯片電路中由于晶體管的導(dǎo)通與斷開而產(chǎn)生的一串電信號，也叫做信號流。信號流可以用來表示數(shù)字、字母和其它各種信息的代碼

芯片，準(zhǔn)確地說就是硅片，也叫集成電路。它是微電子技術(shù)的主要產(chǎn)品。所謂微電子是相對"強電"、"弱電"等概念而言，指它處理的電子信號極其微小，它是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)。計算機芯片是一種用硅材料制成的薄片，其大小僅有手指甲的一半。一個芯片是由幾百個微電路連接在一起的，體積很小，在芯片上布滿了產(chǎn)生脈沖電流的微電路。計算機芯片利用這些微電流，就能夠完成控制計算機、自動化裝置制和其它各種設(shè)備所需要的操作。計算機芯片內(nèi)的電路很小，它使用的電流也很小，所以也稱芯片為微電子器件。微型計算機中的主要芯片有微處理芯片、接口芯片、存儲器芯片。

1950~1960 年的空中競爭非常激烈。美國為了在飛船有限的空間內(nèi)做更多的事要求設(shè)備的體積小而再小，以便在很小的空間內(nèi)能裝更多的電子設(shè)備，從而發(fā)展芯片。許多生產(chǎn)者很快利用芯片體積小，消耗電流少的優(yōu)點，進(jìn)一步生產(chǎn)了微型計算器和微型計算機。

自從第一臺電子管計算機發(fā)明后，1974 年，三個美國科學(xué)家巴丁、肖克萊和布拉坦發(fā)明了晶體管。最早的晶體管是用鍺半導(dǎo)體制成的，后來才使用硅半導(dǎo)體晶體管。大約1953年晶體管才開始用于計算機。

1958年在美國得克薩斯儀器公司工作的美國人杰克吉爾比提出將兩個晶體管放在一片芯片上的設(shè)想，從而發(fā)明了第一個集成電路。隨著技術(shù)進(jìn)步，集成電路規(guī)模越來越大，功能越來越強。

自從1958年發(fā)明芯片以來，芯片發(fā)展非常迅速，仍在繼續(xù)發(fā)展。每當(dāng)出現(xiàn)一個新的自動裝置或功能更強的計算機，多是由于研制出了新的功能更強的芯片。計算機生產(chǎn)者們一直在努力制造功能更強的芯片，來提高芯片的集成度和工作速度。

發(fā)展史：

1、1971年，英特爾公司推出了第一枚微處理器——4004芯片；

意義：開始了人類將智能內(nèi)嵌于電腦和無生命設(shè)備的歷程，標(biāo)志著電腦芯片技術(shù)從此開始騰飛。

2、1974年，英特爾公司推出了劃時代的處理器，intel 8080；

特點：采用復(fù)雜的指令集以及40管腳封裝，其功能是8008的10倍，每秒能執(zhí)行29萬條指令。

3、1993年，具有里程牌意義的intel pentium處理器正式發(fā)布；

意義：宣布個人電腦開始進(jìn)入多媒體時代。

4、1998年，英特爾發(fā)布了pentium ii xeon處理器；

設(shè)計：xeon主要設(shè)計來運行商業(yè)軟件、因特網(wǎng)服務(wù)、公司數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)歸類、數(shù)據(jù)庫、電子，機械的自動化設(shè)計等。

5、2003年3月，英特爾發(fā)布一種完整的計算機解決方案——迅馳移動計算技術(shù)。