Улучшение технологии

Совершенствование и дальнейшее развитие электромагнитной техники продолжается по двум направлениям: улучшение параметров и уменьшение габаритов известных ранее устройств за счет применения новых магнитных материалов, улучшения конструкции и т. п. и использование принципиально новых путей.

Существуют две причины такого быстрого развития информатики и вычислительной техники. Первая причина — это практически неограниченная область применения ЭВМ. Удешевление ЭВМ, миниатюризация, повышение надежности, улучшение технических параметров открывают новые области применения, а следовательно, расширяют и рынок сбыта. Вторая причина состоит в том, что автоматизация процесса проектирования ЭВМ (САПР радиоэлектроники) и коренное улучшение параметров ЭВМ являются системой с положительной обратной связью. Это уникальное явление в промышленности.

Своими корнями схемотехника ИМС уходит в дискретную транзисторную и даже в схемотехнику электронных ламп. На ранних этапах развития микроэлектроники совершенствование схемотехники шло медленнее, чем развитие технологии. До середины 60-х годов не было создано никаких принципиально новых схемотехнических решений по сравнению со схемами с непосредственными связями, ДТЛ и ЭСЛ. Улучшение параметров ИМС достигалось за счет снижения паразитных емкостей в рамках традиционных схемотехнических решений. За период с 1965 по 1972 г. величину, характеризующую добротность базовых

Анализ модифицированных структур показывает, что большинство технических решений, заложенных в них, являются компромиссными. Улучшение параметров неизбежно влечет усложнение технологии.

В то же время при использовании принципа масштабирования встречаются ограничения, связанные с физическими явлениями в транзисторах и с такими факторами, как рассеяние теплоты кристаллом, надежность внутрисхемных соединений, увеличение сопротивления соединений, рост паразитных связей и др. Улучшение параметров транзисторов и БИС (СБИС) на их основе путем пропорциональной миниатюризации требует усовершенствования не только методов создания этих транзисторов и БИС, но и методов формирования внутрисхемных соединений, а также конструкционных изменений кристалла (в части расположения функциональных и входных/выходных транзисторов, периферийных контактных площадок и др.).

11,2,1, Испытание и аттестация средств измерений. Система государственных испытаний средств измерений включает в себя комплекс правил и положений, требований и норм научно-тех-нитеского, экономического и правового характера, определяющих цели и задачи испытаний, организацию и методику проведения раСот по испытаниям, порядок оформления, рассмотрения и утверждения их результатов, а также контроля за выпуском средств измерений. Основными задачами государственных испытаний средств измерений являются: обеспечение единства и достоверности измерений в стране; улучшение параметров и совершенствование номенклатуры средств измерений.

Поиски новых материалов чаще всего имеют целью улучшение параметров трансформатора — уменьшение потерь энергии в трансформаторе, уменьшение его массы и размеров, повышение надежности работы. Возни-

Регулирование возбуждения как средство исправления характеристик генератора. Улучшение параметров генераторов, т. е. уменьшение его реактивных сопротивлений, требует дополнительного расхода материалов, увеличивает размеры и

Улучшение параметров генераторов и трансформаторов и особенно сильное регулирование возбуждения, позволяющее поддерживать напряжение на выводах генераторов или в начале линии неизменным, несколько меняет полученные зависимости, увеличивая эффективность повышения напряжения ( 18.10).

Поиски новых материалов чаще всего имеют целью улучшение параметров трансформатора — уменьшение потерь энергии в трансформаторе, уменьшение его массы

Применение фототранзисторов и улучшение параметров этих приборов затрудняет, в частности, следующее обстоятельство: высокий коэффициент передачи и малое время переключения требуют уменьшения толщины базовой области, что обычно приводит к снижению фоточувствительности прибора. Компромисс определяет относительно низкое быстродействие фототранзисторов (tnep^ 10~6ч-10~7 с).

2.5. Улучшение технологии программирования. Автокод

Улучшение технологии позволяло увеличивать степень интеграции вдвое за каждый год. Но в этом развитии скрывалось и противоречие. Чем больше логических функций выполняла ИС (а вскоре уже возникли и большие интегральные схемы-БИС с интеграцией в сотни элементов на кристалле), тем она делалась сложнее. Разработчики систем автоматического управления (САУ) стремились сделать свое устройство оптимальным по числу логических элементов и заказывали для его реализации БИС. Но чем сложнее становилась заказанная БИС, тем она дольше проектировалась, тем становилась более специализированной, следовательно, выпускалась, как правило, в меньших количествах, а при мелкосерийном производстве заказных БИС относительная стоимость их нелинейно росла.

2.5. Улучшение технологии программирования. Автокод 39

Пути повышения надежности ИМС могут быть различными: развитие научных основ проектирования изделий (аппаратуры и самих ИМС) с целью обеспечения заданных требований к надежности и долговечности, принятие ряда мер по совершенствованию методов конструирования, улучшение технологии, применение более надежных и стабильных во времени материалов и комлектующих изделий, использование специальных приемов, изучаемых теорией надежности (например, резервирования). Большие возможности для разработки мер по повышению качества и надежности ИМС открывают физические методы исследования надежности, методы прогнозирования, анализ отказов. Весьма эффективными для прогнозирования надежности разрабатываемых ИМС являются имитационные методы, основанные на имитационном моделировании деградационных процессов в ИМС с помощью ЭВМ, что позволяет отказаться от натурных испытаний. В настоящее время разработаны для исследования на ЭВМ имитационные модели внезапных и постепенных отказов с целью прогнозирования надежности ИМС и их элементов (выводов, соединений, металлизации, активных и пассивных элементов). Такие модели представляют собой формализованное описание изучаемого явления на уровне установившегося представления о его природе. Разработанное для имитационных моделей математическое обеспечение в виде алгоритмов и программ позволяет проводить исследования надежности ИМС на ЭВМ в диалоговом режиме.

Развитие кремниевых диодов направлено на создание диодов более надежных, работающих при более высоких напряжениях и на более высоких частотах при больших токах, на улучшение технологии с целью получения более однородных диодов с меньшими обратными токами. Кремниевые диоды непрерывно удешевляются.

Выбор изоляционных промежутков в известной мере определяет не только расход активных, изоляционных и конструктивных материалов, но также массу, габариты, а следовательно, и предельную мощность трансформатора, который можно изготовить на заводе и доставить по железной дороге к месту установки. Уменьшение изоляционных промежутков, обеспечивающее экономию материалов и увеличение предельной мощности выпускаемых заводами трансформаторов, при достаточной электрической прочности изоляции достигается 'различными мерами. К этим мерам относятся прежде всего: применение рациональных конструкций обмоток и их изоляции; улучшение защиты трансформаторов в сетях от атмосферных и коммутационных перенапряжений путем установки разрядников с лучшими разрядными характеристиками; улучшение качества изоляционных материалов, а также улучшение технологии обработки изоляции и повышение общей культуры производства.

Тем не менее допустимые рабочие напряженности в полиэтиленовой изоляции ниже, чем в бумажно-масляной. Например, толщина изоляции кабелей 6 кВ составляет 3,5 мм, 10 кВ — 5,5 мм; 20 кВ — 7 мм, 35 кВ — 12 мм (сравни с табл. 11-3). Для кабелей с полиэтиленовой изоляцией на напряжения ПО—220 кВ предусматриваются существенное улучшение технологии нанесения изоляции и повышение рабочих напряженностей.

Промышленные образцы ОУ К1УТ401Б обеспечивают следующие параметры: Kv = 1300 -н 12000, Rm = 7 •-- 35 кОм, Rsm = 300 Ом. Дальнейшее улучшение технологии изготовления интегральных микросхем привело к появлению интегральных ОУ второго поколения, например ОУ 140УД6, 140УД12, 710УД1-М1.

Отметим, что затраты, направленные на улучшение технологии, дают ощутимый результат лишь при одновременном увеличении степени интеграции. Действительно, улучшение технологии (уменьшение дефектов) сравнительно слабо сказывается на удельной стоимости ИМС среднего уровня интеграции, но может значительно увеличить выход годных и уменьшить удельную стоимость сложных ИМС.

сердечником полюса и ярмом, применение щеток повышенного качества и специальных конструкций щеткодержателей, улучшение технологии изготовления коллекторов и т. д.

Для повышения надежности всех электрических микромашин необходимо: а) совершенствование конструкции; б) улучшение технологии изготовления; в) повышение нагревостойкости, механических и электрических свойств изоляции; г) строгое соблюдение условий эксплуатации.