'

Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ


Слайд 1

Темы Полупроводниковые интегральные микросхемы Гибридные интегральные микросхемы Основные операции в производстве интегральных микросхем Базовые технологические маршруты изготовления интегральных микросхем Цели и задачи конструирования Конструкторская документация Конструирование ячеек ЭВМ 2


Слайд 2

Темы Технология изготовления печатных плат Конструкции блоков ЭВМ Электрический монтаж в ЭВМ Показатели надежности ЭВМ Расчет надежности ЭВМ Обеспечение нормальных тепловых режимов ЭВМ Основы обеспечения помехоустойчивости ЭВС Помехи во взаимодействующих линиях связи ЭВМ Основы защиты конструкций ЭВС от механических воздействий Тенденции развития конструкторско-технологического обеспечения производства ЭВМ 3


Слайд 3

Тема 1. Полупроводниковые интегральные микросхемы 4 1.1 Классификация ИМС по конструкторско-технологическому исполнению 1.2 Конструкции элементов полупроводниковых ИМС 1.3 Конструктивно-технологические варианты межэлементной изоляции 1.4 Системы коммутации в полупроводниковых ИМС


Слайд 4

Все интегральные микросхемы (ИС) можно классифицировать по конструктивно-технологическим признакам, функциональному назначению, структуре базового элемента и др. По характеру обработки электрического сигнала ИС делятся на два больших класса: логические (цифровые) и линейные (аналоговые). По конструктивно-технологическим признакам все ИС можно разделить на три группы: 1 - полупроводниковые и совмещенные ИС (ППИС); 2 - гибридные ИС (ГИС); 3 - пленочные и прочие ИС (к ним также относят вакуумные и керамические ИС). 5


Слайд 5

Полупроводниковые микросхемы Полупроводниковые ИС - это ИС, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полупроводникового кристалла. 6 1.1 Классификация интегральных микросхем по конструкторско-технологическому исполнению


Слайд 6

Полупроводниковые микросхемы 7 1.1 Классификация интегральных микросхем по конструкторско-технологическому исполнению


Слайд 7

Пленочные микросхемы 1.1 Классификация интегральных микросхем по конструкторско-технологическому исполнению 8 Пленочная ИС - это схема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в виде пленок на диэлектрической подложке (при этом элементы преимущественно изготовлены методами вакуумного нанесения). Толстопленочная ИС - это схема с толщиной пленок 10-70 мкм, элементы которой изготавливаются методами трафаретной печати (сеткография). Различия между тонко- и толстопленочными ИС может быть количественным и качественным. К тонкопленочным ИС относят ИС с толщиной пленок < 1 мкм, к толстопленочным ИС - ИС с толщиной пленок 10-70 мкм.


Слайд 8

Пленочные микросхемы 1.1 Классификация интегральных микросхем по конструкторско-технологическому исполнению 9


Слайд 9

Гибридные микросхемы 10 1.1 Классификация интегральных микросхем по конструкторско-технологическому исполнению ГИС - это ИС, часть элементов которой (обычно пассивные) выполнены в виде пленок (1-2 мкм - тонкопленочная, 10-70 мкм - толстопленочная), а другая часть - в виде кристаллов полупроводниковых ИС или микроминиатюрных ЭРЭ, расположенных на диэлектрической подложке и электрически связанных между собой пленочными межэлементными соединениями.


Слайд 10

Гибридные микросхемы 11 1.1 Классификация интегральных микросхем по конструкторско-технологическому исполнению


Слайд 11

Степень интеграции Все ИС разделяются по степени интеграции. Степень интеграции ИС - показатель степени сложности микросхемы, характеризуемый числом содержащихся в ней элементов и компонентов. Кроме степени интеграции (показатель К) используется термин плотности упаковки ИС, который определяет отношение числа элементов и компонентов ИС к ее объему (объем выводов не учитывается). 12


Слайд 12

Степень интеграции K=lgN K-степень интеграции N-число элементов и компонентов в схеме По степени интеграции различают: малые интегральные схемы (до 100 элементов) средние интегральные схемы (от 100 до 1000 элементов) большие интегральные схемы (от 103 до 104 элементов) сверх большие интегральные схемы (от 105 элементов) 13


Слайд 13

1.2 Конструкции элементов полупроводниковых ИМС Интегральный диод 14


Слайд 14

1.2 Конструкции элементов полупроводниковых ИМС Интегральные транзисторы а) Структура планарно-эпитаксиального биполярного транзистора n+-p-n типа со скрытым подколлекторным слоем 15


Слайд 15

1.2 Конструкции элементов полупроводниковых ИМС Интегральные транзисторы б) Структура планарно-эпитаксиального биполярного транзистора n+-p-n типа со скрытым подколлекторным слоем 16


Слайд 16

1.2 Конструкции элементов полупроводниковых ИМС Интегральные транзисторы в) Структура горизонтального транзистора p-n-p типа 17


Слайд 17

1.2 Конструкции элементов полупроводниковых ИМС Интегральные транзисторы г) Структура дрейфового бокового транзистора p-n-p типа 18


Слайд 18

1.2 Конструкции элементов полупроводниковых ИМС Интегральные транзисторы д) Структура вертикального транзистора p-n-p типа 19


Слайд 19

1.2 Конструкции элементов полупроводниковых ИМС Диод Шоттки 20


Слайд 20

1.2 Конструкции элементов полупроводниковых ИМС Интегральные резисторы а) Резистор на основе базовой диффузии 21


Слайд 21

1.2 Конструкции элементов полупроводниковых ИМС Интегральные резисторы б) Высокоомный резистор 22


Слайд 22

1.2 Конструкции элементов полупроводниковых ИМС Интегральные конденсаторы а) Диффузионный конденсатор 23


Слайд 23

1.2 Конструкции элементов полупроводниковых ИМС Интегральные конденсаторы б) МДП конденсатор 24


Слайд 24

1.2 Конструкции элементов полупроводниковых ИМС КМДП структура 25


Слайд 25

1.3 Конструктивно-технологические варианты межэлементной изоляции Межэлементная изоляция обратно смещенным p-n-переходом 26


Слайд 26

1.3 Конструктивно-технологические варианты межэлементной изоляции Изоляция диэлектриком а) кремний в диэлектрике б) кремний на диэлектрике 27


Слайд 27

1.3 Конструктивно-технологические варианты межэлементной изоляции Комбинированная изоляция 28


Слайд 28

Тема 2. Гибридные интегральные микросхемы 29 2.1 Конструкции пленочных элементов 2.2 Компоненты гибридных ИМС 2.3 Коммутация в гибридных ИМС


Слайд 29

2.1 Конструкции пленочных элементов 30 Сопротивление резистора -


Слайд 30

2.1 Конструкции пленочных элементов Подгонка пленочных резисторов а) ступенчатая б) плавная 31


Слайд 31

2.1 Конструкции пленочных элементов Пленочные конденсаторы 32 с активной площадью перекрытия обкладок S>5 мм2; с S = 1– 5 мм2


Слайд 32

2.1 Конструкции пленочных элементов 33 Пленочные индуктивности а) в виде круглой спирали б) в виде прямоугольной спирали


Слайд 33

2.2 Компоненты гибридных ИМС Разновидности выводов компонентов а) транзистор с гибкими выводами 34


Слайд 34

2.2 Компоненты гибридных ИМС Разновидности выводов компонентов б) транзистор с жесткими выводами 35


Слайд 35

2.2 Компоненты гибридных ИМС Разновидности выводов компонентов в) микросхема с шариковыми выводами 36


Слайд 36

2.2 Компоненты гибридных ИМС Разновидности выводов компонентов г) микросхема со столбиковыми выводами 37


Слайд 37

Тема 3. Основные операции в производстве интегральных микросхем 38 3.1 Методы получения пленок 3.2 Методы введения примесей в полупроводниковые кристаллы 3.3 Методы формирования топологического рисунка микросхем


Слайд 38

Вопрос 3.1. Методы получения пленок 39 3.1.1Термическое окисление кремния 3.1.2 Осаждение пленок из парогазовой фазы 3.1.3 Термическое вакуумное напыление тонких пленок 3.1.4 Методы ионного распыления 3.1.5 Методы получения толстых пленок


Слайд 39

3.1.1 Термическое окисление кремния Способы термического окисления кремния а) окисление кремния в сухом кислороде 40


Слайд 40

3.1.1 Термическое окисление кремния Способы термического окисления кремния б) нагревание пластинки кремния в парах воды 41


Слайд 41

3.1.3 Термическое вакуумное напыление тонких пленок Рабочая камера установки для термического вакуумного распыления 42


Слайд 42

3.1.4 Методы ионного распыления Рабочая камера установки для катодного распыления 43


Слайд 43

3.1.4 Методы ионного распыления Рабочая камера установки для ионно-плазменного распыления 44


Слайд 44

3.1.5 Методы получения толстых пленок Бесконтактный метод формирования толстых пленок (трафаретная печать) 45


Слайд 45

3.1.5 Методы получения толстых пленок Контактный метод формирования толстых пленок 46


Слайд 46

Вопрос 3.2. Методы введения примесей в полупроводниковые кристаллы 47 3.2.1 Диффузия 3.2.2 Ионное легирование 3.2.3 Легирование в процессе наращивания эпитаксиальной пленки


Слайд 47

3.2.1 Диффузия Распределение примеси при диффузии из неограниченного источника 48 Время диффузии t3 > t2 > t1 глубина


Слайд 48

3.2.1 Диффузия Распределение примеси при диффузии из ограниченного источника 49 Время диффузии t3 > t2 > t1


Слайд 49

3.2.1 Диффузия 50 1 — верхнее стекло; 2 — металлическое корытце с метиловым спиртом 9; 3 — стеклянный цилиндр (боковая поверхность камеры); 4 — металлическое дно камеры, охлаждаемой твёрдой углекислотой 5; 6 — поршень из термоизолирующего материала; 7 — сжатая пружина; 8 — параболическое зеркало; 10 — фотоаппарат; 11 — металлическое кольцо с редкой сеткой из тонкой проволоки для создания очищающего от ионов электрического поля; S — источник света. Схема диффузионной камеры


Слайд 50

3.2.2 Ионное легирование График распределения примесей с учетом каналирования I – область, в которой распределение имеет такой же вид, как и в аморфной мишени II – область деканалирования III – область распределения атомов, создаваемого каналированием 51


Слайд 51

3.2.2 Ионное легирование Схема установки для ионного легирования 52 1 – источник ионов 2 – ионный ускоритель 3 – магнитный сепаратор 4 – система сканирования пучком ионов 5 – мишень


Слайд 52

3.2.3 Легирование в процессе наращивания эпитаксиальной пленки Виды эпитаксии: Автоэпитаксия (гомоэпитаксия) – слой и подложка не отличаются по химическому составу Гетероэпитаксия – слой отличается по химическому составу от вещества подложки и не образует с ней химических соединений Хемоэпитаксия – эпитаксиальный слой представляет собой химическое соединение осаждаемого вещества и слоя подложки 53


Слайд 53

Вопрос 3.3. Методы формирования топологического рисунка интегральных микросхем 54 3.3.1 Классификация методов 3.3.2 Основные операции фотолитографии 3.3.3 Электронолитография, рентгенолитография, ионолитография


Слайд 54

1) Метод свободной маски 2) Метод контактной пленки 3) Локальная обработка без масок 55 3.3.1 Классификация методов


Слайд 55

3.3.1 Классификация методов Метод свободной маски 56


Слайд 56

3.3.1 Классификация методов 57 Метод контактной маски Виды литографии: Фотолитография (оптическая литография) - длина волны от 250 до 440 нм Рентгенолитография - длина волны от 0.5 до 2 нм Электронолитография- длина волны от 0.05 нм Ионолитография- длина волны от 0.05 до 0.1 нм


Слайд 57

3.3.1 Классификация методов 58 Локальная обработка без масок Конфигурацию элементов получают с помощью остросфокусированных лазерного или электронного лучей, которые путем испарения локально удаляют участки в слое


Слайд 58

3.3.2 Основные операции фотолитографии Фотошаблон 59


Слайд 59

3.3.2 Основные операции фотолитографии 1. Подготовка поверхности подложки 2. Нанесение фоторезиста 60


Слайд 60

3.3.2 Основные операции фотолитографии 3. Сушка 4. Совмещение и экспонирование 61


Слайд 61

3.3.2 Основные операции фотолитографии 5. Проявление 6. Термическая обработка 62


Слайд 62

3.3.2 Основные операции фотолитографии 7. Травление пленки SiO2 8. Удаление фоторезистивной маски 63


Слайд 63

Перспективные виды фотолитографии Фотолитография с использованием дальнего ультрафиолета(Extreme Ultra Violet lithography - EUV) Иммерсионная фотолитография Проекционная фотолитография «Двойная» фотолитография Фотолитография с подслоем Негативно-позитивная фотолитография Взрывная фотолитография 64


Слайд 64

Тема 4 Базовые технологические маршруты изготовления ИМС 65 4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 4.2 МДП - технология


Слайд 65

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 1. Подготовка поверхности 66


Слайд 66

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 2. Термическое окисление кремния 67


Слайд 67

3. Фотолитография 4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 68


Слайд 68

4. Диффузия примеси n+-типа 4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 69


Слайд 69

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 5. Удаление оксидной пленки 70


Слайд 70

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 6. Эпитаксиальное наращивание кремния n-типа 71


Слайд 71

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 7. Термическое окисление кремния 72


Слайд 72

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 8. Фотолитография 73


Слайд 73

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 9. Диффузия примесей p-типа 74


Слайд 74

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 10. Фотолитография 75


Слайд 75

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 11. Диффузия примеси p-типа 76


Слайд 76

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 12. Осаждение оксидной пленки 77


Слайд 77

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 13. Фотолитография 78


Слайд 78

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 14. Диффузия примеси n-типа 79


Слайд 79

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 15. Осаждение оксидной пленки 80


Слайд 80

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 16. Фотолитография 81


Слайд 81

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 17. Нанесение пленки металла 82


Слайд 82

4.1 Планарно-эпитаксиальная технология 18. Фотолитография по металлической пленке 83


Слайд 83

Конструкция биполярного транзистора, изготовленного по планарно-эпитаксиальной технологии 84


Слайд 84

1.Окисление кремниевой пластины n-типа 4.2 МДП - технология 85


Слайд 85

4.2 МДП - технология 2. Фотолитография для снятия окисла 86


Слайд 86

4.2 МДП - технология 3. Ионное внедрение бора во вскрытые области 87


Слайд 87

4.2 МДП - технология 4.Фотолитография 88


Слайд 88

4.2 МДП - технология 5. Формирование подзатворного диэлектрика окислением в сухом кислороде. 89


Слайд 89

4.2 МДП - технология 6. Нанесение пленки поликристаллического кремния из газовой фазы 90


Слайд 90

4.2 МДП - технология 7.Дифузионное легирование фосфором, фотолитография 91


Слайд 91

4.2 МДП - технология 8.Ионное легирование и разгонка фосфора 92


Слайд 92

4.2 МДП - технология 9. Нанесение межслойной изоляции 93


Слайд 93

4.2 МДП - технология 10. Фотолитография 94


Слайд 94

4.2 МДП - технология 11. Напыление пленки алюминия 95


Слайд 95

Тема 5. Цели и задачи конструирования 96 5.1 Основные этапы проектирования и производства ЭВМ 5.2 Показатели качества ЭВМ 5.3 Условия эксплуатации и воздействующие факторы


Слайд 96

97 5.1 Основные этапы проектирования и производства ЭВМ


Слайд 97

Конструкторское проектирование 98 5.1 Основные этапы проектирования и производства ЭВМ


Слайд 98

1. Показатели назначения: быстродействие, производительность, объем памяти и др. 2.Конструктивные: точность компоновки ( ), коэффициент дезинтеграции 3. Эргономические показатели: - гигиенические - антропометрические - физиологические - психологические 4. Показатели надежности: безотказность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость 99 5.2 Показатели качества ЭВМ


Слайд 99

5. Показатели технологичности 6. Эстетические 7. Патентно-правовые 8. Показатели транспортабельности 9. Экологические 10. Показатели безопасности 100 5.2 Показатели качества ЭВМ


Слайд 100

Тема 6. Конструкторская документация 101 6.1 Основные принципы конструирования ЭВМ. Элементная база ЭВМ 6.2 Стадии конструирования ЭВМ 6.3 ЕСКД. Виды конструкторской документации


Слайд 101

Уровни конструкторской иерархии ЭВМ 0 – микросхема 1 – ячейка 2 – блок 3 – стойка, тумба, шкаф 4 – ЭВМ 102 6.1 Основные принципы конструирования ЭВС


Слайд 102

103 6.2 Стадии конструирования ЭВС


Слайд 103

Тема 7. Конструирование ячеек ЭВМ 104 7.1 Конструкции ячеек ЭВМ 7.2 Типы и классы точности печатных плат 7.3 Основные этапы конструирования печатных плат


Слайд 104

Каркас Монтажная (печатная) плата Установленные на плате микросхемы и другие компоненты Элементы внутренней электрической коммутации (печатные проводники) Элементы внешней коммутации Лицевая панель с элементами индикации и контроля 105 7.2 Конструкции ячейки


Слайд 105

Типы печатных плат Односторонние печатные платы (ОПП) Двусторонние печатные платы (ДПП) Многослойные печатные платы (МПП) Гибкие печатные платы (ГПП) Рельефные печатные платы (РПП) 106 7.2 Типы и классы точности печатных плат


Слайд 106

1. Односторонные печатные платы 2. Двусторонние печатные платы 107 7.2 Типы и классы точности печатных плат


Слайд 107

3. Многослойные печатные платы 1 – сквозное металлизированное отверстие 2 – скрытое металлизированное отверстие 3 – глухой переход 4 – микропереход 5 – скрытый микропереход 108 7.2 Типы и классы точности печатных плат


Слайд 108

4. Гибкие печатные платы Подразделяются на : Односторонние ГПП (ОГПП) ОГПП с двухсторонними контактными площадками Двухсторонние ГПП Многослойные ГПП Жестко-гибкие ПП 109 7.2 Типы и классы точности печатных плат


Слайд 109

5. Рельефные печатные платы Проводники выполнены в виде металлизированных канавок. Отверстия имеют вид двух сходящихся конусов. Канавки и отверстия заполнены припоем 110 7.2 Типы и классы точности печатных плат


Слайд 110

Классы точности печатных плат (ГОСТ) 111 7.2 Типы и классы точности печатных плат


Слайд 111

1. Изучение ТЗ на изделие, в состав которого входит ПП 2. Определение условий эксплуатации и группы жесткости ПП 3. Выбор типа ПП 4. Выбор класса точности ПП 5. Выбор конфигурации ПП 6. Выбор размеров ПП 112 7.3 Основные этапы конструирования печатных плат


Слайд 112

7. Выбор материала основания ПП 8. Выбор конструктивного покрытия 9. Размещение компонентов на ПП. Трассировка печатных проводников 10. Выбор метода маркировки и ее расположения 11. Разработка конструкторской документации 113 7.3 Основные этапы конструирования печатных плат


Слайд 113

Тема 8. Технология изготовления печатных плат 114 8.1 Методы формирования рисунков печатных проводников 8.2 Методы изготовления одно- и двухсторонних печатных плат 8.3 Методы изготовления многослойных печатных плат


Слайд 114

1. Сеткографический метод 2.Фотографический метод – фотолитография (пленочный фоторезист) 115 8.1 Методы формирования рисунка печатных проводников


Слайд 115

Этапы формирования рисунка печатных проводников методом фотолитографии 1. Нагрев заготовки 2. Накатывание пленочного фоторезиста на нагретую заготовку (ламинирование) 116 8.1 Методы формирования рисунка печатных проводников


Слайд 116

Этапы формирования рисунков печатных проводников фотографическим методом 3. Экспонирование (облучение) 4. Проявление 117 8.1 Методы формирования рисунка печатных проводников


Слайд 117

Этапы формирования рисунков печатных проводников фотографическим методом 5,6) Термообработка, травление незащищенных участков меди 7) Удаление фоторезистивной маски 118 8.1 Методы формирования рисунка печатных проводников


Слайд 118

Разновидности субтрактивных методов 1. Химический метод Нанесение маски из фоторезиста Недостатки: - - большой расход электролитической меди - отсутствие возможности получения металлизированных отверстий - боковое подтравливание 2. Механическое формирование зазоров 3. Лазерное гравирование 119 8.2 Методы изготовления одно- и двухсторонних печатных плат


Слайд 119

Разновидности аддитивных методов 1. Аддитивный метод 2. Фотоаддитивный процесс 3. Нанесение токопроводящих красок или паст 120 8.2 Методы изготовления одно- и двухсторонних печатных плат


Слайд 120

Разновидности комбинированных методов 1) Комбинированный негативный метод 2) Комбинированный позитивный метод 121 8.2 Методы изготовления одно- и двухсторонних печатных плат


Слайд 121

1. Метод металлизации отверстий препреги 122 8.3 Методы изготовления многослойных печатных плат


Слайд 122

2. Метод попарного прессования 123 8.3 Методы изготовления многослойных печатных плат


Слайд 123

3. Метод послойного наращивания 124 8.3 Методы изготовления многослойных печатных плат


Слайд 124

4. Метод открытых контактных площадок 125 8.3 Методы изготовления многослойных печатных плат


Слайд 125

Тема 9. Конструкции блоков ЭВМ 126 9.1 Геометрическая компоновка блоков 9.2 Типовые конструкции блоков


Слайд 126

127 Процессор и система охлаждения Блок питания Оперативная память Жесткий диск Видеокарта Материнская плата Отсек для установки DVD/CD привода Отсек для установки Floppy дисковода Шлейф Sata 9.2 Типовые конструкции блоков


Слайд 127

128 Блок питания Материнская плата Жесткий диск SATA DVD-ROM Floopy дисковод IDE шлейф 9.2 Типовые конструкции блоков


Слайд 128

129 Оперативная память Процессор Cooler Видеокарта SATAшлейф 9.2 Типовые конструкции блоков


Слайд 129

Тема 10. Электрический монтаж в ЭВМ 130 10.1. Способы электрического контактирования 10.2. Методы электрического монтажа


Слайд 130

1 - Центральный силовой элемент – стеклопластиковый пруток производства фирмы Cousin (Франция). 2 - Оптические модули изготавливаются на основе полибутилентерефталата (ПБТ) производства фирмы EMS Chemie AG (Швейцария) или фирмы BASF (Германия). 3 - Оптическое волокно высшей категории качества SM.10/125.04.UV производства фирмы Fujikura (Япония). Рекомендация G.652. 4 - В кабеле используются гидрофобные заполнители производства фирмы British Petroleum (Франция). 5 - Бандажная лента на основе полиэтилентерефталата производства фирмы Dupont (США). 6,8 - Внутреняя и внешняя оболочка изготавливаются из полиэтилена производства фирмы Borealis (Финляндия). 7 - Арамидные нити Kevlar производства фирмы Dupont (США). В зависимости от конструкции арамидные нити могут отсутствовать. 131 10.2 Методы электрического монтажа


Слайд 131

1 - Центральный силовой элемент – стеклопластиковый пруток производства фирмы Cousin (Франция). 2 - Оптическое волокно высшей категории качества SM.10/125.04.UV производства фирмы Fujikura (Япония). 3 - Оптические модули изготовлены на основе полибутелентерефталата (ПБТ) производства фирмы BASF (Германия). 4 - Заполняющий кордель. 5 - По желанию заказчика в конструкцию может быть добавлена алюминиевая лента с полимерным покрытием. 6,9, 11 - Оболочки изготавливаются из полиэтилена производства фирмы Borealis (Финляндия). 7 - В кабеле используются гидрофобные заполнители Naptel 851 и Naptel OP308 производства фирмы British Petroleum (Франция). 8,10 - Кабель армирован двумя сплошными обмотками из оцинкованной стальной проволоки производства Череповецкого сталепрокатного завода (Россия). 132 10.2 Методы электрического монтажа


Слайд 132

1 - Оптическое волокно высшей категории качест-ва SM.10/125.04.UV производства фирмы Fujikura (Япония). 2 - Высокопрочные арамидные нити Kevlar производства фирмы Dupont (США). 3 - Оболочка оптического модуля из поливинилхлоридного пластиката. 4 - Центральный силовой элемент - стальной трос. 5,7 - Промежуточная и внешняя оболочки кабеля изготавливаются из поливинилхлоридного пластиката, не распространяющего горение (кабель ОКВО-М… сертифицирован Государственной Противопожарной Службой МВД РФ за №001836). 6 - Броня-оплетка стальными оцинкованными проволоками диаметром 0,25 мм. 133 10.2 Методы электрического монтажа


Слайд 133

1 - Оптическое волокно высшей категории качества SM.10/125.04.UV производства фирмы Fujikura (Япония). 2, 4 - В кабеле используются гидрофобные заполнители Naptel 851 и Naptel OP308 производства фирмы British Petroleum (Франция). 3 - Центральный силовой элемент – стальной трос (ОКСТМ-xx-02-…) либо стеклопластиковый пруток (ОКСТМ-xx-01-…) производства фирмы Cousin (Франция). 5,8 - Промежуточная и внешняя оболочки изготавливаются из полиэтилена. Возможно изготовление кабеля из полиэтилена, не распространяющего горение. (Кабель ОКСТМН-… сертифицирован Государственной Противопожарной службой МВД РФ). 6 - Кабель имеет продольную гидроизоляцию бронирующего слоя (между внутренней полиэтиленовой оболочкой и стальной ламинированной лентой вводится гидрофобный заполнитель). 7 - Кабель защищен от грызунов гофрированной стальной лентой, имеющей двустороннее полимерное покрытие, производства Dow Chemicals (США). 9 - Оптические модули могут быть изготовлены как на основе полиэтилена, так и на основе полибутилентерефталата (ПБТ) производства фирмы EMS Chemie AG (Швейцария) или фирмы BASF (Германия). 134 10.2 Методы электрического монтажа


Слайд 134

1 - Оптическое волокно высшей категории качества SM.10/125.04.UV производства фирмы Fujikura (Япония). 2,4 - В кабеле используются гидрофобные заполнители Naptel 851 и Naptel OP308 производства фирмы British Petroleum (Великобритания). 3 - Центральный силовой элемент – стальной трос (ОМЗКГМ-xx-02-…) либо стеклопластиковый пруток (ОМЗКГМ-xx-01-…) производства фирмы Cousin (Франция). 5,8 - Промежуточная и внешняя оболочки изготавливаются из полиэтилена. Возможно изготовление кабеля из полиэтилена, не распространяющего горение. (Кабель ОМЗКГМН-… сертифицирован Государственной Противопожарной службой МВД РФ). 6 - Кабель армирован сплошной обмоткой из оцинкованной стальной проволоки диам. 1,8 мм. производства Череповецкого сталепрокатного завода (Россия). 7 - Кабель имеет продольную гидроизоляцию бронирующего слоя (между внутренней полиэтиленовой оболочкой и стальным бронепокровом вводится гидрофобный заполнитель). 9 - Оптические модули могут быть изготовлены как на основе полиэтилена (ПЭ), так и на основе полибутелентерефталата 135 10.2 Методы электрического монтажа


Слайд 135

1 - Оптическое волокно высшей категории качества SM.10/125.04.UV производства фирмы Fujikura (Япония). 2,4 - В кабеле используются гидрофобные заполнители Naptel 851 и Naptel OP308 производства фирмы British Petroleum (Великобритания). 3 - Центральный силовой элемент – стеклопластиковый пруток (ОК/Т-М6П…) производства фирмы Cousin (Франция). 5 - Внешняя оболочки изготавливаются из полиэтилена Borealis (Финляндия).. 6 - Внешний силовой элемент: стальной трос (ОК/Т). Кабель имеет продольную гидроизоляцию бронирующего слоя (между внутренней полиэтиленовой оболочкой и стальной ламинированной лентой вводится гидрофобный заполнитель). 7 - Оптические модули изготовлены на основе полибутилентерефталата (ПБТ) производства фирмы EMS Chemie AG (Швейцария) или фирмы BASF (Германия). 136 10.2 Методы электрического монтажа


Слайд 136

Тема 11. Показатели надежности ЭВМ 137 11.1. Основные понятия и определения 11.2 Показатели безотказности 11.3 Показатели ремонтопригодности 11.4 Комплексные показатели надежности


Слайд 137

Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значение всех параметров и характеристик, способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки; Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течении некоторого времени или некоторой наработки; Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта; 138 11.1 Основные понятия и определения


Слайд 138

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта; Сохраняемость – свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности до и после хранения и/или транспортировки; Исправное состояние – состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и конструкторской документации; 139 11.1 Основные понятия и определения


Слайд 139

Работоспособное состояние – состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданную функцию, соответствуют требованиям нормативно-технической и конструкторской документации; Неработоспособное состояние – состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующих способность объекта выполнять заданную функцию, не соответствуют требованиям нормативно-технической и конструкторской документации; Повреждение – событие, переводящее устройство из исправного состояния в неисправное, но при этом устройство остается работоспособным; 140 11.1 Основные понятия и определения


Слайд 140

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта; Ремонтируемый объект – объект, для которого проведение ремонтов предусмотрено в нормативно-технической и конструкторской документации; Наработка – продолжительность работы объекта 141 11.1 Основные понятия и определения


Слайд 141

Классификация отказов Внезапные – результат мгновенного скачкообразного изменения одного или нескольких параметров; Постепенные – результат постепенного изменения параметров элементов до тех пор, пока значение хотя бы одного из них не выйдет за допустимые пределы; 142 11.1 Основные понятия и определения


Слайд 142

Классификация отказов 143 11.1 Основные понятия и определения


Слайд 143

Сбой – однократно возникающий самоустраняющийся отказ изделия; Перемежающийся отказ – многократно возникающий самоустраняющийся отказ изделия одного и того же характера; Срок службы – календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта (или ее возобновления после ремонта определенного вида) до перехода в предельное состояние; Технический ресурс – наработка объекта от начала его эксплуатации (или ее возобновления после ремонта определенного вида) до перехода в предельное состояние. 144 11.1 Основные понятия и определения


Слайд 144

145 Показатели, характеризующие одно свойство надежности, называются единичными Показатели, характеризующие два и более свойств надежности, называются комплексными 11.1 Основные понятия и определения


Слайд 145

1. Вероятность безотказной работы- вероятность того, что в течение заданного времени не произойдет отказа изделия T- время безотказной работы , где N – число изделий в партии, Nt – число изделий, исправных к моменту времени t f(t) – плотность распределения наработки до отказа 146 11.2 Показатели безотказности


Слайд 146

2. Вероятность отказа – вероятность того, что в течение заданного времени произойдет отказ изделия , где n – число отказавших изделий , где f(t) – плотность распределения времени наработки до отказа 147 11.2 Показатели безотказности


Слайд 147

3. Средняя наработка до отказа – математическое ожидание времени работы изделия до первого отказа Статистическое определение: , где ti – время работы i-го изделия до первого отказа 148 11.2 Показатели безотказности


Слайд 148

4. Интенсивность отказов – условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник - количество отказавших изделий в интервале времени - количество изделий, исправных к моменту времени t 149 11.2 Показатели безотказности


Слайд 149

I– период приработки II – период нормальной эксплуатации изделия III – период старения и износа При 150 11.2 Показатели безотказности


Слайд 150

5. Средняя наработка на отказ – математическое ожидание времени работы изделия между отказами , где ti – время работы изделия между i и i+1 отказами n – количество отказов 151 11.2 Показатели безотказности восстановление


Слайд 151

6. Параметр потока отказов – плотность вероятности возникновения отказов в данный момент времени N – число изделий, наблюдаемых на промежутке времени – число отказов изделий с учетом отказов после восстановления Поток событий – такая последовательность событий, которые происходят одно за другим в случайные моменты времени 152 11.2 Показатели безотказности


Слайд 152

Простейший поток событий – поток, обладающий свойствами ординарности, стационарности и отсутствия последствий Стационарный поток – такой поток, в котором вероятность появления некоторого количества событий в интервале времени dt зависит только от ширины этого интервала и не зависит от положения его на оси времени Ординарный поток – такой поток, в котором вероятность появления одного события в малом интервале времени значительно больше вероятности появления двух или большего числа событий Поток не обладает последствием, если вероятность появления некоторого количества событий в неком интервале времени не зависит от количества событий, которые произошли до этого интервала времени 153 11.2 Показатели безотказности


Слайд 153

1. Среднее время восстановления – математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния - статистическое время восстановления, где - время восстановления после i-го отказа 154 11.3 Показатели ремонтопригодности


Слайд 154

2. Вероятность восстановления работоспособного состояния – вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния не превышает заданного 155 11.3 Показатели ремонтопригодности


Слайд 155

1. Коэффициент готовности – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается 156 11.4 Комплексные показатели надежности


Слайд 156

2. Коэффициент оперативной готовности – вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается и, начиная с этого времени, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени 157 11.4 Комплексные показатели надежности


Слайд 157

3. Коэффициент технического использования – это отношение математического ожидания времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий времени пребывания объекта в работоспособном состоянии, состоянии простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтов за тот же период времени 158 11.4 Комплексные показатели надежности


Слайд 158

Тема 12. Расчет надежности ЭВМ 159 12.1 Надежность типовых элементов ЭВМ 12.2 Расчет надежности при внезапных отказах 12.3 Математические модели надежности при структурном резервированиии 12.4 Методика расчета надежности при постепенных отказах


Слайд 159

Чаще всего для оценки надежности элементной базы используется интенсивность отказов 10-8…10-6 1/ч ?э= ?о*k1*k2*…*km ?э - экспериментальная интенсивность отказов ?о -интенсивность отказов в нормальных условиях эксплуатации k1,k2 , … , km -коэффициенты, учитывающие влияние электрического режима работы, температуры влажности, радиации, ненадежности элементов 160 12.1 Надежность типовых элементов ЭВС


Слайд 160

Электрический режим работы характеризуется коэффициентом нагрузки (Kн) 0,2< Kн <0,8-рекомендуется Коэффициент нагрузки для резистора: KНR=P/Pт.у Коэффициент нагрузки для конденсатора: KНc=U/Uт.у 161 12.1 Надежность типовых элементов ЭВС


Слайд 161

При расчете надежности используют структурные схемы надежности. Пример: 162 12.1 Надежность типовых элементов ЭВС


Слайд 162

1. Определяется электрический режим работы элементов и условия эксплуатации 2. Определяется количество элементов каждого типа, работающих в одинаковых условиях 3. Определяется эксплуатационная интенсивность отказов элементов каждого типа 163 12.2 Расчет надежности при внезапных отказах


Слайд 163

4. Определяется интенсивность отказов изделия - количество равнонадежных элементов i-го типа 5. Определяется вероятность безотказной работы 6. Определяется средняя наработка до отказа 164 12.2 Расчет надежности при внезапных отказах


Слайд 164

Методы повышения надежности ЭВС 1. Использование высоконадежной элементной базы 2. Применение облегченных электрических и тепловых режимов элементов 3. Разработка конструкций ЭВС, обеспечивающих защиту элементов от внешних воздействий 4. Применение способов электрического монтажа, обеспечивающих низкую интенсивность отказов электрических соединений 5. Использование резервирования 165 12.3 Математические модели надежности при структурном резервировании


Слайд 165

структурное резервирование – резервирование за счет введения дополнительных частей, избыточных по отношению к минимальной функциональной структуре изделия, необходимой для выполнения заданной функции кратность резерва – отношение числа резервных элементов объекта или изделия к числу резервируемых (основных) постоянное резервирование– резервирование без перестройки структуры объекта при возникновении отказа его элементов 166 12.3 Математические модели надежности при структурном резервировании


Слайд 166

динамическое резервирование – резервирование с перестройкой структуры объекта в случае возникнове- ния отказа его элементов резервирование замещением – резервирование, при котором функции основного элемента передаются резервному в случае отказа основного элемента скользящее резервирование – резервирование замещением, при котором группа основных элементов резервируется одним или несколькими резервными элементами, каждый из которых можно заменить любым оставшимся элементом в этой группе 167 12.3 Математические модели надежности при структурном резервировании


Слайд 167

Тема 13. Обеспечение нормальных тепловых режимов ЭВМ 168 13.1 Способы переноса тепловой энергии 13.2 Методика получения тепловых моделей 13.3 Системы охлаждения ЭВМ


Слайд 168

169 Нормальный тепловой режим – режим, при котором температура элементов конструкции не превышает допустимые пределы, указанные в технических условиях на элемент - тепловой поток - - -температурный напор = Fij Фi Fij – термический коэффициент Fij Fij 13.1 Способы переноса тепловой энергии


Слайд 169

170 Fij Fij Кондукция (теплопроводность) – передача теплоты в сплошной среде или в контакте двух тел посредством взаимодействия между молекулами одного или соприкосновения тел. В основе аналитической теории теплопроводности лежит закон Фурье : , где: - плотность теплового потока, Вт/ м2 - коэффициент теплопроводности Fij Fij 13.1 Способы переноса тепловой энергии


Слайд 170

171 Fij Fij Конвекция – процесс переноса тепла при перемещении жидкой или газообразной среды из области с одной температурой в область с другой температурой. Естественная конвекция – осуществляется при свободном движении среды за счет разной плотности горячей и холодной областей Fij Fij 13.1 Способы переноса тепловой энергии


Слайд 171

172 Fij Fij Fij Fij Теплообмен конвекцией описывается законом Ньютона- Рихмана: - тепловой поток от тела i в среду - коэффициент теплопроводности между поверхностью тела и средой - температура поверхности тела - температура среды - площадь поверхности теплообмена Fij Fij 13.1 Способы переноса тепловой энергии


Слайд 172

173 Fij Fij Fij Fij Fij Fij Тепловое сопротивление: - температура среды - коэффициент теплопроводности среды - коэффициент термического расширения - плотность среды - кинематическая вязкость - удельная теплоемкость среды при постоянном давлении - коэффициент, учитывающий влияние формы, размеров тела Fij Fij 13.1 Способы переноса тепловой энергии


Слайд 173

174 Fij Fij Fij Fij Fij Fij Fij Fij Критерии конвекции 1. Критерий Нуссельта (Nu) 2. Критерий Грасгофа (Gr) 3. Критерий Прандтля (Pr) Fij Fij 13.1 Способы переноса тепловой энергии


Слайд 174

175 Fij Fij Fij Fij Fij Fij Fij Fij Fij Fij 13.1 Способы переноса тепловой энергии Теплообмен излучением По закону Стефана-Больцмана: - показатель преломления среды - степень черноты тела - коэффициент излучение абсолютно черного тела - площадь излучающей поверхности - температура тела Fij Fij


Слайд 175

176 Fij Fij Fij Fij Fij Fij Fij Fij Fij Теплообмен излучением Тепловой поток, передаваемый излучением с поверхности тела i с температурой Ti и площадью поверхности Si к поверхности тела j: - приведенная степень черноты тела - коэффициент облученности (угловой коэффициент) Fij Fij 13.1 Способы переноса тепловой энергии


Слайд 176

Конструкция ЭВМ, состоящая из многих элементов, характеризуется сложным температурным полем. В некоторых случаях для построения тепловой модели используются упрощения. Один из способов упрощения – замена сложной по форме нагретой зоны прямоугольным параллелепипедом 177 Тз – температура нагретой зоны Тв – температура воздуха в корпусе Тк – температура корпуса 13.2 Методика получения тепловых моделей


Слайд 177

Необходимо составить схему тепловых сопротивлений: 178 Обозначения: Ф – тепловой поток З – нагретая зона В- воздух в корпусе К – корпус С – среда к – конвекция т – кондукция л - излучение 13.2 Методика получения тепловых моделей


Слайд 178

179 Найденное значение Тз сравнивается с допустимыми значениями температуры для элементов, заданными в техническом задании для элементов. Если Тз не превышает допустимую температуру, то тепловой режим считается нормальным - тепловая проводимость => 13.2 Методика получения тепловых моделей


Слайд 179

Система охлаждения – совокупность устройств и конструктивных элементов, применяемых для обеспечения нормального теплового режима Системы охлаждения можно разделить на следующие группы: Кондуктивные; Воздушные; Жидкостные; Испарительные; Радиационные; Специальные; Комбинированные. 180 13.3 Системы охлаждения ЭВМ


Слайд 180

1. Кондуктивные системы охлаждения реализуются в виде теплоотводящих шин, теплопроводящих паст и других кондуктивных элементов 181 13.3 Системы охлаждения ЭВМ


Слайд 181

2. Воздушные системы охлаждения используют конвективный теплообмен, в качестве теплоносителя используется воздух Естественное воздушное охлаждение возможно при атмосферном давлении не ниже 0.5 атм Разновидности воздушных систем: Свободное воздушное охлаждение Свободная вентиляция Внутреннее перемешивание воздуха в корпусе Принудительная вентиляция 182 13.3 Системы охлаждения ЭВМ


Слайд 182

2.1 Свободное воздушное охлаждение – естественная конвекция в герметичном корпусе 2.2 Свободная вентиляция – естественная конвекция в негерметичном корпусе 183 13.3 Системы охлаждения ЭВМ


Слайд 183

2.3 Внутреннее перемешивание воздуха в корпусе – использование вентиляторов в герметичном корпусе 2.4 Принудительная вентиляция – в корпусе делают отверстия, рядом с которыми располагают вентиляторы 184 13.3 Системы охлаждения ЭВМ


Слайд 184

13.3 Системы охлаждения ЭВМ 2 Воздушные системы охлаждения Современные стандарты по конструированию корпусов компьютеров регламентируют и способ построения системы охлаждения. Начиная с систем на базе Intel Pentium II, внедряется технология охлаждения компьютера сквозным воздушным потоком, направленным от передней стенки корпуса к задней (дополнительно воздух для охлаждения всасывается через левую стенку):


Слайд 185

3. Жидкостные системы охлаждения могут быть естественными принудительными а) естественная система б) принудительная система 186 13.3 Системы охлаждения ЭВМ


Слайд 186

Общая схема жидкостного охлаждения 13.3 Системы охлаждения ЭВМ


Слайд 187

Наглядная схема на примере CoolingFlow Space2000 13.3 Системы охлаждения ЭВМ


Слайд 188

4. Испарительные системы охлаждения Элементы нагреваются до температуры кипения испарения рабочей жидкости. При образовании пара имеет место интенсивный теплообмен. Испарительные системы охлаждения могут быть: а) естественными б) принудительными 189 13.3 Системы охлаждения ЭВМ


Слайд 189

5. Радиационные системы охлаждения – охлаждение излучением. Применяется, когда другие способы охлаждения нельзя использовать (вакуумированные объемы) 190 13.3 Системы охлаждения ЭВМ


Слайд 190

6. Специальные системы охлаждения Термоэлектрическая труба Тепловые трубы Вихревые трубы и др охладители Тепловая труба 191 13.3 Системы охлаждения ЭВМ


Слайд 191

13.3 Системы охлаждения ЭВМ 7. Комбинированные системы охлаждения Используют различные сочетания рассмотренных выше систем охлаждения 192


Слайд 192

13.3 Системы охлаждения ЭВМ Термоэлектрические системы охлаждения Это охлаждение термоэлектрическими пластинами, известными, как модули Пельтье. Термоэлектрические пластины, часто называемые тепловыми насосами, сами по себе не охлаждают процессор.  Суть эффекта Пельтье, используемого в термоэлектрических модулях, заключается в том, что при пропускании тока через пластину, состоящую из двух полупроводников, на одной её стороне выделяется тепло, а на другой - поглощается. Комплект установки: Блок электроники Кулер процессора Вентилятор размером 70x70x25 мм (дополнительный вентилятор ) Вентилятор размером 80x80x25 мм, светящийся (подключается к блоку контроллераб, из прозрачного пластика ) Инструкция по установке Кабель питания 220В 193


Слайд 193

13.3 Системы охлаждения ЭВМ Термоэлектрические системы охлаждения Недостатки: высокая стоимость: кулеры со встроенными термоэлектрическими кулерами стоят в несколько раз дороже аналогов без элементов Пельтье. неудобство крепления отдельной термоэлектрической пластинки на кулер. потребляемая мощность. Элемент Пельтье должен потреблять не меньше мощности, чем охлаждаемый им процессор. термоэлектрические модули нуждаются в охлаждении. Нужно как можно лучше охлаждать горячую сторону элемента Пельтье, чтобы температура на холодной стороне была как можно ниже. 194


Слайд 194

Тема 14. Основы обеспечения помехоустойчивости ЭВС 195 14.1 Основные понятия и определения 14.2 Искажение сигналов в электромонтажных линиях связи 14.3 Виды электромонтажный линий связи и расчет их электрических параметров


Слайд 195

196 Помехи подразделяют на две группы Естественные -космические -солнечные -атмосферные Искусственные или индустриальные -генераторы -линии передачи электроэнергии -оборудование -радиовещание -навигация 14.1 Основные понятия и определения


Слайд 196

14.1 Основные понятия и определения Перекрестная помеха 197


Слайд 197

Помехоустойчивость цифровых схем Коэффициент статической помехоустойчивости -амплитуда напряжения, характеризующая статическую помехоустойчивость -напряжение логического перепада на входах цифровых схем 14.1 Основные понятия и определения 198


Слайд 198

Для удобства анализа линии связи условно подразделяют на: 1. Электрически длинные - удельная задержка(задержка сигнала в линии длиной 1 м) - геометрическая длина линии Для ненагруженной линии - погонная емкость линии - погонная индуктивность линии - удельная задержка распространения электрической волны в вакууме(3,3 нс/м) - относительная магнитная проницаемость среды где идет волна (почти 1) - эффективность значения относительной диэлектрической проницаемости среды 2. Электрически короткие 14.1 Основные понятия и определения 199


Слайд 199

14.2 Искажение сигналов в электрически длинных линиях связи Часто линия является неоднородной, т.е имеет участки с разным значением волнового сопротивления -волновое сопротивление -собственная индуктивность линии -собственная емкость линии 200


Слайд 200

14.2 Искажение сигналов в электрически длинных линиях связи Причины неоднородности волнового сопротивления на длине линии связи Неоднородность диэлектрической проницаемости материала Отклонение геометрических размеров линии по длине Наличие в электромонтажной линии участков различных по конструктивно технологическому исполнению Наличие разветвлений Отличие выходного сопротивления передающей схемы и входного сопротивления принимающей схемы от волнового сопротивления линии Включение нагрузок по длине линни 201


Слайд 201

14.2 Искажение сигналов в электрически длинных линиях связи Искажение сигнала конструктивными неоднородностями линии входное напряжение выходное напряжение – согласованная линия несогласованная линия несогласованная линия -приведенное время распространения сигнала в линии 202


Слайд 202

Тема 15. Помехи во взаимодействующих линиях связи ЭВМ 203 15.1 Емкостная и индуктивная помехи во взаимодействующих линиях связи 15.2 Помехи по цепям управления и питания 15.3 Рекомендации по конструированию линий связи


Слайд 203

15.1 Емкостная и индуктивная помехи во взаимодействующих линиях связи Паразитные связи: емкостные индуктивные кондуктивные Емкостные и кондуктивные помехи осуществляются через поле, если источник помех отстоит от приемника на расстоянии, меньшем длины волны наиболее высокочастотной составляющей 204


Слайд 204

15.1 Емкостная и индуктивная помехи во взаимодействующих линиях связи Коэффициент емкостной связи - паразитная емкость - емкость нагрузки 205


Слайд 205

15.1 Емкостная и индуктивная помехи во взаимодействующих линиях связи Коэффициент индуктивной связи - взаимоиндуктивность - индуктивность линии Коэффициент кондуктивной связи 206


Слайд 206

15.2 Помехи по цепям управления и питания Помехи по цепям питания 207


Слайд 207

15.3 Рекомендации по конструированию линий связи 1. Использование элементной базы повышенной помехоустойчивости 2. Компенсация помех (использованием скрученных пар проводов) 3. Уменьшение числа конструктивно - технологических типов электромонтажных линий 4. Ослабление паразитных связей путем разнесения источников и преемников помех 5. Уменьшение длины участков взаимодействующих линий связи 208


Слайд 208

15.3 Рекомендации по конструированию линий связи 6. Использование материалов с малым значением диэлектрической проницаемости 7. Использование экранирующих слоев в многослойных печатных платах 8. Использование частичного экранирования 9. Увеличение числа точек заземления шин питания 10. Увеличение сечения шин питания


Слайд 209

Тема 17. Тенденции развития конструкторско-технологического обеспечения производства ЭВМ 210


Слайд 210

Наномир в микросхемах 211 К настоящему времени уже разработан ряд методик применения нанопроводников в качестве элементов микросхем. Однако на пути внедрения встали два серьёзных препятствия. Первое из них – сложность геометрического расположения нанопроводников на значительных площадях чипов, то есть, проблемы контроля расположения и ориентации нанопроводников относительно друг друга. Сложности возникают как раз при создании надёжных электрических контактов на концах нанопроводников, из-за чего большинство ныне существующих разработок имеют существенные ограничения по практическому применению.


Слайд 211

Наномир в микросхемах 212 В качестве альтернативы существующим технологиям учёные решили применить технику использования материала под названием HSQ (hydrogen silsequioxane, По-русски получается "силсесквиоксан водорода", известного под названием "spin-on glass" (стекло, нанесённое центрифугированием), в качестве изоляционного слоя между подложкой и расположенным над нанопроводом металлическим контактом. Этот материал обладает приемлемыми диэлектрическими характеристиками и позволяет создавать надёжные изолирующие площадки необходимой площади. При этом для переноса "рисунка" схемы на подложку было решено применить также хорошо известный принцип фотолитографии.


Слайд 212

Наномир в микросхемах 213 Структуру получаемых полупроводни-ковых диодов разработчики называют "геомет-рией сэндвича": нанопроводник (n-типа из оксида цинка) размещается между "общей" токопро-водящей подложкой (высоколегированный кремний p-типа) и расположенным сверху металлическим контактом, отделённым от подложки тонким изолирующим слоем стеклянной подложки, предотвращающим возможность возникновения контакта между металлическим проводником и основной токопроводящей подложкой. В качестве подложки исследователи использовали традиционный поликристаллический кремний, а основной сложностью оказалось создание изолирующего слоя, в который "втравлен" нанопровод, но при этом полностью исключён контакт между расположенным сверху металлическим проводником и кремниевой подложкой.


Слайд 213

Наномир в микросхемах 214 Предыдущие эксперименты этой группы учёных заключались в стратегии использования электронно-лучевой литографии . Не углубляясь в технику создания паттерна резиста вокруг нанопровода и другие детали методики лишь отмечу, что технология применения высоко разрешающей электронно-лучевой литографии оказалась мало пригодной для масштабирования на значительные площади кристаллов современных полупроводников. В результате, по словам исследователей, применение ZnO нанопроводов позволяет создавать полупроводниковые многослойные конструкции любой сложности. Самое интересное, что подача напряжения в определённых условиях приводит к появлению излучения устройства в спектре ультрафиолетового диапазона с пиковой длиной волны примерно 380 нм (на снимке, уголок e.).


Слайд 214

Наномир в микросхемах 215 Также стоит отметить, что цвет свечения светодиода определяется используемыми материалами. Например, использование нанопроводников на основе нитрида галлия (GaN) позволяет добиться другого спектра светодиодного свечения.


Слайд 215

Наномир в микросхемах 216 Итого, учёным удалось найти простой способ независимого форми-рования верхнего и нижнего контак-тов для единичного полупроводника на базе нанопровода, превосходно масштабируемого на значительные площади чипа. Более того, учёные утверждают, что методика позволяет не только совершенно произвольно ориентировать нанопроводники на подложке, но также с лёгкостью обеспечивать контроль расположения и относительной ориентации большого количества нанопроводников, а перенос и расположение нанопроводников может осуществляться посредством контакта подложки с "нанопроводниковой" суспензией.


Слайд 216

Нанотрубки – будущее электроники 217 Уже спустя ученые из научно-исследовательской лаборатории IBM создали первый транзистор, представлявший два электрода из платины с нанотрубкой посередине, и в майском выпуске журнала Nature за 1998 предположили, что такой транзистор будет лучше кремниевого.


Слайд 217

Нанотрубки – будущее электроники 218 Гораздо более высокий интерес к нанотрубкам, нежели к фуллеренам, объясняется тем, что они намного более технологичны – с протяженными объектами легче работать, чем с наноскопическими «шариками» фуллеренов, их легче использовать в электронике или иной технике. Кроме нанотрубок, немалый интерес ученые проявляют и к открытому после них плоскому аллотропу углерода – графену. В некотором приближении графен можно считать двумерным, а нанотрубки – одномерным аллотропом углерода


Слайд 218

Нанотрубки – будущее электроники 219 Однако, у нанотрубок есть одно интересное свойство – их способность проводить электрический ток зависит от хиральности. Дабы не вдаваться в излишние детали, поясним это так: вектор хиральности выражается двумя числами (n, m), определяющими направление «закручивание» графеновой плоскости вокруг оси цилиндра. В зависимости от хиральности, нанотрубки могут быть как проводниками, так и полупроводниками.


Слайд 219

Электроника будущего - бумажная, органическая, фотонная 220 Мы уже давно перестали удивляться применению самой разнообразной органики в составе полупроводниковых устройств. Взять те же дисплеи и телевизоры на базе органических светоизлучающих диодов (OLED, Organic light-emitting Diode). Но удивительная вещь даже по нашим диковинным временам - это память из… бумаги. Именно из бумаги предложили делать чипы учёные из Нового Лиссабонского университета Бумага, используемая для создания "бумажной памяти", представляет собой волокна древесины сосны и полиэстера, смешанные вместе и закреплённые ионообменным композитом. Далее с помощью магнетронного распыления на полученный носитель с двух сторон наносится окись цинка с примесью галлия и индия. В результате получается тонкоплёночный полупроводниковый транзистор, где бумага играет роль подложки и одновременно слоя "бумажного" диэлектрика. Пороговое напряжение такого ZnO-TFT полевого транзистора составляет порядка 19В, a дрейфовая подвижность достаточно высока – до 28 см?/В*с (cm2/Vs, сантиметров в квадрате на вольт-секунду), при этом размах напряжения управления затвором составляет 1,39В на декаду и соответствующее коэффициент переключения - 3x105. Интересно также заметить, что светопропускание такого материала (включая свойства подложки) составляет порядка 80% в видимой части спектра. Иными словами, полупроводниковая бумага ещё и практически прозрачна.


Слайд 220

Электроника будущего - бумажная, органическая, фотонная 221 Устройство "бумажной памяти"


Слайд 221

222 Японским исследователям удалось разработать органический жидкокристаллический полупроводник с подвижностью носителей на уровне 0,27 см?/В*с, что практически в десять раз превышает лучшие показатели "классических" органических полупроводников. Для этого учёные избрали в качестве молекулярной основы специфическое комплексное соединение "конденсированный медь-порфирин" (condensed porphyrin copper complex), сформированное из хлорофиллоподобных структур. Связи в этих молекулах, ответственные за перенос электронов, гораздо сильнее, нежели у большинства известных органических полупроводников. С помощью технологии комбинирования молекулы вещества были объединены с гидрофильными цепями с одной стороны и гидрофобными с другой стороны. Нагрев получившегося соединения до 120°C и охлаждение до комнатной температуры в течение часа позволил молекулам самопроизвольно сформировать специфические структуры в виде колонн, и в результате получился материал в жидкокристаллическом состоянии при комнатной температуре. Электроника будущего - бумажная, органическая, фотонная


Слайд 222

223 Электроника будущего - бумажная, органическая, фотонная Молекулярная структура амфипатического комплексного соединения "конденсированный медь-порфирин" (слева); он же после обработки (справа)


Слайд 223

224 Электроника будущего - бумажная, органическая, фотонная Двухмерная модель расположения амфипатических молекул


Слайд 224

225 Электроника будущего - бумажная, органическая, фотонная Ещё одна интересная идея – о полупроводниках-магнитах. Учёным из Центра нейтронных исследований (Center for Neutron Research) при Национальном институте стандартов и технологий США (National Institute of Standards and Technology, NIST) впервые на практике удалось подтвердить теорию магнетизма полупроводников. Значимость этого открытия для будущего такова, что когда открытие будет доведено до коммерциализации, однажды мы проснёмся в совершенно ином мире сверхминиатюрных и быстрых гаджетов. Магнитные полупроводники, будучи запущенными в массовое производство, потенциально могут вытеснить как современные накопители на жёстких дисках и флэш-памяти, так и современные вычислительные и логические чипы, став универсальным решением для хранения данных и одновременно с этим для проведения быстрых вычислений на базе встроенной магнитной логики, контролируемой электрическими полями.


Слайд 225

226 Электроника будущего - бумажная, органическая, фотонная Увы, к сожалению, ожидать "магнитную электронику" на прилавках пока рано. Дело в том, что эффект антиферромагнитного сцепления в полупроводниках наблюдается пока только при температуре порядка 30K (-243°C), и до комнатных температур ещё ой как далеко. Впрочем, учёные-практики не унывают и с помощью уже полученных результатов намерены, что называется, "убить двух зайцев". Во-первых, теперь можно тщательно изучить уже полученный эффект, а во-вторых, дать физикам-теоретикам дополнительную пищу для размышлений – теперь, окрылённые подтверждением своих догадок, они имеют возможность углубиться в изучение этого вопроса и разобраться в том, как на практике добиться эффекта антиферромагнитного сцепления в полупровод-никах при комнатной температуре.


Слайд 226

227 Электроника будущего - бумажная, органическая, фотонная В процессе проведения экспериментов учёным из Йеля удалось обнаружить и "запрячь" силу оптических потоков в интегрированных кремниево-фотонных микросхемах для активации встроенного наномеханического резонатора. Наномеханическое устройство – этакий автономный волновод, управляемый потоком света, выводит данные через микроконтакт на диэлектрической подложке.


×

HTML:





Ссылка: