Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Итак, первый патент на интегральную схему был выдан в 1961 г. Его получил Роберт Нойс (Robert Noyce), впоследствии ставший одним из основателей корпорации Intel (Рис. 4).

Рис. 4. Патент Роберта Нойса

Традиционно первые модели были сравнительно простыми. Однако уже в 1965 г. Гордон Мур (Gordon Moore), также один из основателей корпорации Intel, в статье, опубликованной в журнале Electronics Magazine, предсказал регулярное удвоение числа транзисторов в микросхемах.

Как показало дальнейшее развитие, сложность полупроводниковых чипов уже несколько десятков лет увеличивается согласно закону Мура.

Согласно этому эмпирический закону каждые два года проиходит переход на новую технология с уменьшением масштаба литографии. Это позволяет с той же периодичностью удваивать плотность полупроводниковых элементов на кристаллах микросхем (первые версии данного закона утверждали, что увеличение числа элементов на полупроводниковых чипах будет происходить каждый год, в дальнейшем — каждые 18 месяцев).

Что же касается самого Гордона Мура и Роберта Нойса (Рис. 5), то они в 1968 г. уволились из компании Fairchild Semiconductor и основали новую корпорацию, получившую название Intel (сокращение от «integrated electronics» — микроэлектроника).

Рис. 5. Гордон Мур и Роберт Нойс

Именно эта компания выпустила в 1971 г. первый в мире  микропроцессор  (или просто процессор), открывший, по сути, новую эру в схемотехнике арифметико-логических устройств, сделав их компактнее и надежнее, а также проще в проектировании.

В следующей части данной статьи даны ряд фактов из эволюции первых процессоров.
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, 16 декабря 1947 г. Уильям Шокли (William Shockley), Джон Бардин (John Bardeen) и Уолтер Браттейн (Walter Brattain) из Bell Labs создали первый транзистор (Рис. 2).  По технологии изготовления он относился к классу точечных транзисторов.

Необходимо отметить, что благодаря этой работе они были награждены в 1956 г. Нобелевской премией по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта». 

Интересно, что Джон Бардин вскоре был удостоен во второй раз Нобелевской премии. На этот раз уже за работы в области сверхпроводимости.

Рис. 2. Первый транзистор

На основе разработки своих первых моделей в 1950 г. Уильям Шокли создал биполярный планарный транзистор.

А всего через три года появились первые коммерческие устройства. Их схемы были просты и основывались всего на нескольких транзисторах. Но это были первые коммерческие устройства, созданные на полупроводниках.

Однако стремление увеличить функциональные возможности транзисторных изделий потребовало усложнения электронных схем и роста числа используемых элементов. Расширение же сферы применения новых полупроводниковых элементов привело к их специализации. Это привело к увеличению номенклатуры электронных компонентов, что внесло свои коррективы в процессы разработки конечных изделий.

Стремление к унификации схемотехнических решений, сокращению сроков выпуска новых устройств, снижению их себестоимости и размеров привело к появлению новых перспективных элементов.

Этими элементами стали первые интегральные схемы (Рис. 3).

Рис. 3. Первая микросхема

Остается добавить, что первый патент на интегральную схему был выдан в 1961 г.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые факты из истории разработок компании Intel.
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов
 

 >>    Часть 1  
  

Итак, искажения высокочастотных сигналов в материнских платах тесно связаны с потерями, вызванными взаимным влиянием элементов и линий передачи сигналов, комплесным характером нагрузок, излучениием энергии сигналов в окружающее пространство и т.п.

Минимизация негативного влияния осуществляется за счет высокого качества исполнения самих плат. Работоспособность данных плат определяется референс-дизайном, представляющим тщательно рассчитанный эталон. Требования на расположение контактных площадок микросхем и рисунка межсоединений очень жесткие. Так например, допуски на следование референс-дизайну в ряде случаев измеряются микронами. При этом учитывается не только рисунок, но и расположение отверстий, служащих соединительными мостиками между проводниками разных слоев печатной платы. А это требует особо жестких, качественных условий производства.

Выполить все эти требования настолько сложно, что иногда вызывает удивление сама возможность выпуска подобной продукции, да еще и массовыми тиражами по вполне умеренным ценам. Это становится еще более удивительным, если учитывать, что перечислены далеко не все проблемы, встающие перед дизайнерами, конструкторами и технологами.
      

Завод материнских плат

Следует отметить, что все сказанное выше приведено только для иллюстрации сложности и ответственности современного производства материнских плат. В свете этого совсем иначе воспринимается экскурсия, которую для ряда специалистов и журналистов устроила компания Gigabyte на одно из своих предприятий в Нан-Пинге (Nan-Ping). Экскурсия соcтоялась в рамках мероприятий Computex-2008 на Тайване.

Данный завод расположен в пригороде Тайбэя в местности Нан-Пинг (Nan-Ping), в большом, многоэтажном здании (Фото 1). На нескольких этажах данного предприятия большое количество людей и специальных механизмов занимаются производством материнских плат (а также видеокарт и мобильных телефонов).

Мощность завода в Нан-Пинге составляет 400 000 экземпляров материнских плат в месяц.
    

Фото 1. Завод Gigabyte
         

Производство является особо точным, поэтому везде предприняты особые меры по очистке воздуха и по борьбе с возможной пылью, представляющей опасность для оборудования и изделий. Так, например, прежде чем получить доступ во внутрь сборочного цеха, каждый сотрудник или возможный сторонний посетитель должен пройти специальный шлюз (Фото 2), где сильный воздушный поток сдует с одежды мельчайшие частицы пыли, влияющих не только на производительность, но даже на  работоспособность вообще. Дело в том, что пыль может изменить физические параметры незащищенных участков поверхности материнских плат. А это негативно отражается на передачах высокочастотных сигналов.    

За счет минимизации в воздухе и на одежде сотрудников числа инородных частиц, которые могут нарушить работоспособность изделий, удается существенно снизить  процент возможного брака. Несмотря на то, что этот процент очень мал, в условиях выпуска сотен тысяч изделий подобные недешевые меры, вполне оправданы. Именно поэтому руководство завода не экономит на оборудовании, позволяющим минимизировать брак.
     

Фото 2. Воздушные шлюзы

Этапы производства

Являсь сложным сборочным производством, завод в Нан-Пинге использует большое количество компонентов, получемых от других предприятий. К числу таких компонентов относятся и сами печатные платы - PCBs (Printed Circuit Boards), представляющие собой пластины, на которые несколькими слоями нанесены токопроводящие линии, соединяющие контактные площадки будущих микросхем и разъемов.

Следует отметить, что большинство производителей материнских плат не производят сами PCB, а размещают заказы у своих партнеров.

Пластины поступают «совершенно голыми», лишенными компонентов и даже припоя. Тщательно упакованные  они поступают на склад, где после тщательной проверки и ряда специальных операций станут основой будущих материнских плат. 

«Голые доски» PCB некоторое время хранятся на сециальных стеллажах.

По мере необходимости их извлекают и загружают в специальный принтер. Там  через специальный никелевый трафарет на поверхность PСB в определенные точки будет нанесен слой паяльной пасты. Обработанные таким образом платы помещаются в специальный контейнер, из которого они будут поступать на автоматическую линию по сборке.

Дальнейшие этапы производства материнских плат рассмотрены в следующих частях данной статьи.
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

Все течет, все изменяется. Подъемы экономики сменяются падением, но это похоже не может сдержать технологический прогресс. Изделия, созданные на основе микросхем флэш-памяти, медленно, но неуклонно продолжает теснить на компьютерном рынке накопители на жестких магнитных дисках (HDD).

Отсутствие в конструкции карточек флэш-памяти движущихся механических элементов обеспечивают энергоэкономичность, производительность и высокую надежность хранения информации. И благодаря успехам полупроводниковых технологий они теснят HDD уже и ценами, и емкостью. Отвоевывая новые сферы применения, карточки воплощаются в модели разных форм-факторов и стандартов.

Казалось бы всего пару-тройку лет назад фантастикой представлялись карточки SD объемом 1 Гбайт. Но уже никого не удивляют модели SD 4 Гбайт. Более того, они постепенно уходят в прошлое, уступая место карточкам стандарта SDHC с еще большей емкостью. Действительно, уже не являются редкостью модели 16 Гбайт, и многие компании с завидной поспешностью все чаще объявляют модели с информационным объемом 32 Гбайт.

Но самое поразительное —  к этим цифрам стремительно подтягиваются карточки сверхкомпактного форм-фактора, получившего наименование microSDHC.

Данные карточки имеют размеры 15 x 11 x 1 мм. Они ориентированы на компактные мобильные устройства, например, мобильные телефоны, смартфоны, коммуникаторы, а также аудио и видеоплееры. Но данные карточки могут использоваться и с устройствами, рассчитанными на полноразмерные SDHC. Для этой цели в комплектах обычно прилагаются соответствующие переходники, обеспечивающие конструктивную совместимость и пассивную перекоммутацию сигналов.

В качестве примера карточек флэш-памяти сверхкомпактного форм-фактора можно привести модели microSDHC от компании Apacer. В линейке таких карточек, выпускаемых серийно и уже доступных в сетях продаж, старшим представителем в натоящее время является модель microSDHC 8 Гбайт. Именно такая карточка и была предоставлена на тестирование.

Комплект приведен на Рис. 1, внешний вид — на Рис. 2.
  

Рис. 1. Комплект Apacer microSDHC 8 Гбайт  

Рис. 2. Карточка Apacer microSDHC 8 Гбайт
     

Прежде, чем переходить к тестированию, необходимо напомнить, что карточки SDHC и microSDHC классифицируются по значениям скорости работы. В настоящее время принято три группы, разделяющих модели по скорости записи (по сравнению со считыванием запись осуществляется с существенно меньшей скоростью). Самые медленные карточки — это «Класс 2». Они поддерживают запись со скоростью не менее 2 Мбайт/с. Следующая категория — «Класс 4» — не менее 4 Мбайт/с. Самые скоростные —  «Класс 6» — не менее 6 Мбайт/с.

На тестирование была предоставлена карточка microSDHC 8 Гбайт «Класс 6».

Однако, как показывает опыт, далеко не всегда удается реализовать высокий скоростной потенциал выпускаемых карточек. Связано это с тем, что нередко данный потенциал  ограничивают возможности встроенных и внешних устройств — карт-ридеров, обеспечивающих операции записи и чтения компьютерной информации обычно через порты USB.

Для поддержки своих скоростных карточек многочисленные производители выпускают специальные модели карт-ридеров. При этом обычно новые устройства лучше предыдущих. Из новейших компактных моделей карт-ридеров, выпускаемых компанией Apacer, выделяются модели AM401 и AM500.

Сверкомпактная модель Apacer AM401 поддерживает интерфейсы USB 2.0/1.1. Имеет в констукции 4 слота. Каждый из слотов рассчитан на несколько типов карточек:
  -  cлот 1 — T-Flash, microSD, microSDHC;
  -  слот 2 — Memory Stick, Memory Stick Pro, Memory Stick Duo, Memory Stick Pro Duo, Memory Stick MagicGate, Memory Stick Pro MagicGate, Memory Stick Duo MagicGate, Memory Stick Pro Duo MagicGate;
  -  слот 3 — M2;
  -  слот 4 — SD, SDHC, miniSD, miniSDHC, MMC 4.0, MMCmobile*, MMCplus, RS-MMC*, MMCmirco* (* — требуется адаптер).

Комплект Apacer AM401 приведен на Рис. 3, с подключенной карточкой microSDHC 8 Гбайт — на Рис. 4.
     

Рис. 3. Комплект Apacer AM401

Рис. 4. Карт-ридер Apacer AM401 с карточкой Apacer microSDHC 8 Гбайт
   

Что же касается производительности, то оценка скоростных параметров была выполнена в процессе тестирования. Результаты данного тестирования приведены в следующей части данной статьи.
    

>>   Часть 2