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Développement de circuits intégrés IC

 Développement de circuits intégrés IC


Avec le CI de base maintenant en existence, la prochaine étape de l'histoire était dans le développement du circuit intégré.

Il a fallu passer d'une expérience de laboratoire à coût élevé disponible pour quelques applications de niche à une expérience où elle était disponible à faible coût et pour toutes les arènes électroniques.

Le développement du circuit intégré jusqu'à son état actuel d'utilisation généralisée a pris de nombreuses années et beaucoup de développement.

Cependant, les coûts ont progressivement baissé et l'utilisation a augmenté de façon constante à mesure que de plus en plus de produits étaient développés pour tirer parti de la technologie IC.

Développement précoce

Les premiers progrès dans le développement du CI n'ont pas été faciles. Le coût élevé donne une indication des difficultés rencontrées. Le rendement était un problème majeur. Seule une précision limitée était disponible avec les processus disponibles à l'époque, ce qui signifiait que seule une petite proportion des puces fonctionnait correctement. Plus la puce est compliquée, moins elle a de chances de fonctionner. Même les circuits avec quelques dizaines de composants ont donné des rendements d'environ 10% seulement.

La majeure partie du développement des circuits intégrés dans les années 1960 a été consacrée à l'augmentation du rendement. Il a été reconnu que la clé du succès dans ce domaine résidait dans la capacité à fabriquer des circuits intégrés de manière économique. Cela ne pourrait être réalisé que si le pourcentage de circuits de travail dans une tranche pouvait être considérablement augmenté.

La plupart des développements et des progrès ont été réalisés aux États-Unis en raison des sommes disponibles pour la recherche spatiale.

Malgré cela, d'autres pays ont réalisé un certain nombre de progrès significatifs. L'Europe était bien dans le peloton. Au Royaume-Uni, de nombreux travaux préparatoires ont été entrepris par Plessey pour le Royal Radar Establishment. D'autres sociétés, dont Ferranti, Standard Telephones and Cables (S.T.C.) et Mullard (qui fait désormais partie de Philips, qui à son tour est devenue NXP) ont toutes rejoint le club IC. D'autres pays d'Europe ont manifesté un intérêt similaire pour ces nouveaux appareils.

Le Japon, qui est devenu rapidement une force très importante dans l'économie mondiale, a vu l'importance de la technologie des semi-conducteurs. Dans la plupart des domaines de recherche, des premiers transistors de production à la technologie des circuits intégrés elle-même, ils n'avaient que deux ans de retard sur les États-Unis.L'une des premières entreprises japonaises à produire des circuits intégrés était la Nippon Electric Company, NEC, qui a commercialisé ses premiers produits en 1965.

Conscients des vastes recherches qui seraient nécessaires pour devenir un leader mondial, cinq des plus grands fabricants japonais de circuits intégrés ont coopéré à une entreprise de recherche conjointe avec le gouvernement en 1975. Ce programme a payé d'énormes dividendes en plaçant certaines de ces entreprises au sommet les tableaux des ventes IC.

Nouvelles technologies IC développées

Tous les premiers travaux sur la technologie des circuits intégrés avaient été entrepris en utilisant la technologie bipolaire. Très vite, on a découvert que la dissipation thermique était le principal facteur limitant le développement de la taille et de la complexité des circuits intégrés. Avec le nombre de composants sur un circuit intégré emballés dans une très petite zone, les problèmes de chaleur étaient de nombreux ordres de grandeur pires que si le circuit avait été construit à l'aide de composants discrets.

Au départ, le travail était concentré sur la recherche de moyens plus efficaces pour éliminer la chaleur, mais cela n'a donné qu'un succès limité. Il est vite devenu évident qu'une approche plus révolutionnaire était nécessaire si les niveaux d'intégration devaient augmenter.

La réponse à la voie à suivre pour le développement des circuits intégrés est venue sous la forme d'une nouvelle technologie de transistor. Fabriqué pour la première fois en 1963, le transistor à effet de champ présentait de grands avantages en ce que la grille ne consommait pratiquement aucun courant. De plus, le canal avait une résistance "on" relativement faible et une résistance "off" élevée. Cela le rendait idéal pour les applications numériques où la consommation de courant pouvait être réduite de plusieurs ordres de grandeur.

Texas Instruments a de nouveau ouvert la voie et a été la première entreprise à lancer un appareil MOS sur le marché en 1966. Leur premier appareil était un convertisseur binaire en décimal, mais de nombreux autres ont suivi peu de temps après.

Autres niveaux d'intégration

La technologie MOS ayant largement surmonté le problème de la dissipation thermique, la voie était ouverte pour le développement de niveaux d'intégration beaucoup plus élevés.

Les progrès dans ce domaine du développement des circuits intégrés ont été très rapides. Un an seulement après que le Texas ait lancé son premier appareil, Fairchild a pris les devants en fabriquant un appareil avec plus d'un millier de transistors. La puce était une RAM de 256 bits et c'était la première tentative majeure de conquérir la domination de la mémoire à noyau magnétique qui était utilisée dans les ordinateurs à cette époque.

Bien qu'il s'agisse d'une étape importante dans la technologie des semi-conducteurs, le dispositif n'a pas été un succès commercial. La puce était environ deux fois plus chère que la mémoire centrale traditionnelle et elle ne s'est pas vendue. Cependant, il a montré comment la technologie des semi-conducteurs allait progresser. Ce n'est que lorsque des RAM de 1 kbit ont été lancées que les dispositifs à semi-conducteurs ont commencé à montrer un avantage.

Au fil des années 1970, la technologie MOS est devenue le format dominant pour les circuits intégrés. Bien que les circuits intégrés linéaires gagnent en popularité et que des puces telles que le célèbre amplificateur opérationnel 741 soient introduites, c'est la technologie MOS qui domine le marché. Les niveaux d'intégration ont continué d'augmenter et de nouvelles idées ont commencé à se développer dans l'esprit des concepteurs de circuits intégrés.

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