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Développement de circuits intégrés IC
Jul 11, 2017

Avec l'IC de base existant, la prochaine étape de l'histoire était dans le développement du circuit intégré.

Il fallait développer une expérience de laboratoire à coût élevé disponible pour quelques applications de niche à celle où elle était disponible à faible coût et pour tous les domaines de l'électronique.

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

Cependant, les coûts ont progressivement diminué et l'utilisation a augmenté de façon constante à mesure que de nouveaux produits ont été développés pour profiter de la technologie IC.

 

Développement précoce

Les premiers progrès dans le développement de l'IC n'ont pas été faciles. Le coût élevé a donné 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 faible proportion des puces fonctionnaient correctement. Plus la puce est compliquée, moins il est possible de fonctionner. Même les circuits avec quelques dizaines de composants ont donné des rendements d'environ seulement 10%.

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

La majeure partie du développement et des avances ont été faites aux États-Unis en raison de l'argent disponible pour la recherche spatiale.

Bien que ces autres pays aient fait de nombreuses avancées significatives. L'Europe était bien sur le terrain. Au Royaume-Uni, beaucoup de travaux préparatoires avaient été entrepris par Plessey pour le Royal Radar Establishment. D'autres sociétés dont Ferranti, Téléphones et Câbles Standard (STC) et Mullard (maintenant une partie de Philips, qui a changé à NXP) ont tous rejoint le club IC. D'autres pays d'Europe ont vu un intérêt similaire dans ces nouveaux appareils.

Le Japon, qui devient rapidement une force majeure 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 IC elle-même, ils n'étaient qu'à environ deux ans derrière les États-Unis. L'une des premières entreprises japonaises à produire des circuits intégrés était la Nippon Electric Company, NEC qui a mis ses premiers produits sur le marché en 1965.

Réalisant les vastes recherches qui seraient nécessaires pour obtenir un leadership mondial, cinq des plus grands fabricants japonais de CI ont coopéré à une entreprise de recherche commune avec le gouvernement en 1975. Ce régime a payé d'énormes dividendes en plaçant certaines de ces entreprises au sommet de les tableaux pour les ventes IC.

 

Nouvelles technologies IC développées

Tous les premiers travaux sur la technologie IC ont été entrepris en utilisant la technologie bipolaire. Très vite, on a constaté que la dissipation de chaleur était le facteur le plus important limitant le développement de la taille et de la complexité des IC. Avec le nombre de composants sur un IC en train d'être emballé 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.

Initialement, le travail a été concentré sur la recherche de moyens plus efficaces d'éliminer la chaleur, mais cela n'a donné qu'un succès limité. Il est devenu évident qu'il fallait une approche plus révolutionnaire si les niveaux d'intégration augmentaient.

La réponse à la voie de l'avancement du développement du circuit intégré s'est traduite par une nouvelle technologie des transistors. D'abord fabriqué en 1963, le transistor à effet de champ a eu de grands avantages en ce sens que la porte n'a pratiquement pas de courant. En outre, le canal avait une résistance relativement faible "on" et une résistance "off" élevée. Cela l'a rendu idéal pour les applications numériques où la consommation actuelle pourrait être réduite de plusieurs ordres de grandeur.

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

 

Autres niveaux d'intégration

Comme la technologie MOS a largement conquis le problème de la dissipation de la chaleur, la voie est ouverte pour le développement de niveaux d'intégration beaucoup plus élevés.

Les progrès dans ce domaine du développement de circuits intégrés ont été très rapides. Seulement un an après que le Texas a lancé son premier appareil, Fairchild a pris l'initiative en fabriquant un périphérique 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 dominance de la mémoire du noyau magnétique qui était utilisée dans les ordinateurs en ce moment.

Bien qu'il s'agissait d'une étape importante dans la technologie des semi-conducteurs, l'appareil n'était pas un succès commercial. La puce était environ deux fois plus coûteuse que la mémoire centrale traditionnelle et elle ne se vendait pas. Cependant, il a montré la façon dont la technologie des semi-conducteurs devait progresser. Seulement lorsque des RAM de 1 kbit ont été lancées, les dispositifs semi-conducteurs ont commencé à montrer un avantage.

 

À mesure que les années 1970 progressaient, la technologie MOS devenait le format dominant pour les circuits intégrés. Bien que les circuits intégrés linéaires gagnent en popularité et que des puces comme le célèbre amplificateur opérationnel 741 aient été introduites, c'est la technologie MOS qui a dominé le marché. Les niveaux d'intégration ont continué à augmenter et de nouvelles idées ont commencé à se développer dans l'esprit des concepteurs IC.