कंप्यूटर तकनीक बहुत तेजी से विकसित हो रही है। नए लेआउट और विकास हैं जो लगातार बढ़ती आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। सबसे दिलचस्प चीजों में से एक बहुत बड़ा एकीकृत सर्किट है। यह क्या है? उसका ऐसा नाम क्यों है? हम जानते हैं कि वीएलएसआई का क्या अर्थ है, लेकिन व्यवहार में यह कैसा दिखता है? उनका उपयोग कहाँ किया जाता है?
विकास इतिहास
साठ के दशक की शुरुआत में, पहला सेमीकंडक्टर माइक्रो सर्किट दिखाई दिया। तब से, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक ने सरल तार्किक तत्वों से लेकर सबसे जटिल डिजिटल उपकरणों तक का लंबा सफर तय किया है। आधुनिक जटिल और बहु-कार्यात्मक कंप्यूटर एकल अर्धचालक एकल क्रिस्टल पर कार्य कर सकते हैं, जिसका क्षेत्रफल एक वर्ग सेंटीमीटर है।
उन्हें किसी तरह लेना चाहिए थावर्गीकृत और भेद करना। बहुत बड़े एकीकृत सर्किट (वीएलएसआई) का नाम इसलिए रखा गया है क्योंकि एक माइक्रोक्रिकिट को नामित करने की आवश्यकता थी, जिसमें एकीकरण की डिग्री प्रति चिप 104 तत्वों से अधिक हो। यह सत्तर के दशक के उत्तरार्ध में हुआ था। कुछ ही वर्षों में, यह स्पष्ट हो गया कि यह माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के लिए सामान्य दिशा थी।
इसलिए, बहुत बड़े एकीकृत सर्किट का नाम इसलिए रखा गया क्योंकि इस क्षेत्र में सभी उपलब्धियों को वर्गीकृत करना आवश्यक था। प्रारंभ में, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक असेंबली संचालन पर बनाया गया था और एक ही चीज़ में कई तत्वों को मिलाकर जटिल कार्यों के कार्यान्वयन में लगा हुआ था।
और फिर क्या?
शुरू में, विनिर्मित उत्पादों की लागत में वृद्धि का एक महत्वपूर्ण हिस्सा ठीक असेंबली प्रक्रिया में था। प्रत्येक उत्पाद को जिन मुख्य चरणों से गुजरना पड़ता है, वे हैं घटकों के बीच कनेक्शन का डिज़ाइन, कार्यान्वयन और सत्यापन। कार्य, साथ ही साथ व्यवहार में लागू किए गए उपकरणों के आयाम, केवल उपयोग किए गए घटकों की संख्या, उनकी विश्वसनीयता और भौतिक आयामों द्वारा सीमित हैं।
तो अगर वे कहें कि किसी बहुत बड़े इंटीग्रेटेड सर्किट का वजन 10 किलो से ज्यादा होता है, तो यह काफी संभव है। एकमात्र सवाल घटकों के इतने बड़े ब्लॉक का उपयोग करने की तर्कसंगतता है।
विकास
मैं एक और छोटा विषयांतर करना चाहूंगा। ऐतिहासिक रूप से, एकीकृत सर्किट अपने छोटे आकार और वजन से आकर्षित हुए हैं। हालांकि धीरे-धीरे, विकास के साथ, हमेशा करीब आने के अवसर थेतत्वों की नियुक्ति। और न केवल। इसे न केवल एक कॉम्पैक्ट प्लेसमेंट के रूप में समझा जाना चाहिए, बल्कि एर्गोनोमिक संकेतकों में सुधार, प्रदर्शन में वृद्धि और परिचालन विश्वसनीयता के स्तर के रूप में भी समझा जाना चाहिए।
सामग्री और ऊर्जा संकेतकों पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए, जो सीधे प्रति घटक उपयोग किए गए क्रिस्टल के क्षेत्र पर निर्भर करते हैं। यह काफी हद तक इस्तेमाल किए गए पदार्थ पर निर्भर करता था। प्रारंभ में, जर्मेनियम का उपयोग अर्धचालक उत्पादों के लिए किया जाता था। लेकिन समय के साथ, इसे सिलिकॉन द्वारा प्रतिस्थापित किया गया, जिसमें अधिक आकर्षक विशेषताएं हैं।
अब क्या उपयोग किया जा रहा है?
तो हम जानते हैं कि बहुत बड़े एकीकृत परिपथ का नाम इसलिए रखा गया है क्योंकि इसमें कई घटक होते हैं। उन्हें बनाने के लिए वर्तमान में किन तकनीकों का उपयोग किया जा रहा है? अक्सर वे गहरे सबमाइक्रोन क्षेत्र के बारे में बात करते हैं, जो 0.25-0.5 माइक्रोन में घटकों के प्रभावी उपयोग को प्राप्त करना संभव बनाता है, और नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स, जहां तत्वों को नैनोमीटर में मापा जाता है। इसके अलावा, पहला धीरे-धीरे इतिहास बन जाता है, और दूसरे में अधिक से अधिक खोजें की जाती हैं। यहां बनाए जा रहे घटनाक्रमों की एक छोटी सूची है:
- अल्ट्रा-लार्ज सिलिकॉन सर्किट। डीप सबमाइक्रोन क्षेत्र में उनके पास न्यूनतम घटक आकार होते हैं।
- हाई-स्पीड हेटेरोजंक्शन डिवाइस और इंटीग्रेटेड सर्किट। वे सिलिकॉन, जर्मेनियम, गैलियम आर्सेनाइड, साथ ही कई अन्य यौगिकों के आधार पर बनाए जाते हैं।
- नैनोस्केल उपकरणों की तकनीक, जिनमें से नैनोलिथोग्राफी का अलग से उल्लेख किया जाना चाहिए।
यद्यपि यहां छोटे आकार का संकेत दिया गया है, लेकिन इसमें गलत होने की कोई आवश्यकता नहीं है कि कौन सा हैपरम अल्ट्रा-बड़े एकीकृत सर्किट। इसके समग्र आयाम सेंटीमीटर में भिन्न हो सकते हैं, और कुछ विशिष्ट उपकरणों में मीटर भी। माइक्रोमीटर और नैनोमीटर केवल व्यक्तिगत तत्वों (जैसे ट्रांजिस्टर) के आकार के होते हैं, और उनकी संख्या अरबों में हो सकती है!
इतनी संख्या के बावजूद, यह हो सकता है कि एक अल्ट्रा-लार्ज-स्केल इंटीग्रेटेड सर्किट का वजन कई सौ ग्राम हो। हालांकि यह संभव है कि यह इतना भारी होगा कि एक वयस्क भी इसे अपने आप नहीं उठा सकता।
वे कैसे बनते हैं?
आइए आधुनिक तकनीक पर विचार करें। तो, अल्ट्रा-प्योर सेमीकंडक्टर सिंगल-क्रिस्टल सामग्री, साथ ही तकनीकी अभिकर्मकों (तरल पदार्थ और गैसों सहित) बनाने के लिए, आपको चाहिए:
- वेफर प्रसंस्करण और परिवहन क्षेत्र में अल्ट्रा-क्लीन काम करने की स्थिति सुनिश्चित करें।
- तकनीकी संचालन विकसित करें और उपकरणों का एक सेट बनाएं, जहां स्वचालित प्रक्रिया नियंत्रण होगा। प्रसंस्करण की निर्दिष्ट गुणवत्ता और संदूषण के निम्न स्तर को सुनिश्चित करने के लिए यह आवश्यक है। हालांकि हमें बनाए गए इलेक्ट्रॉनिक घटकों के उच्च प्रदर्शन और विश्वसनीयता के बारे में नहीं भूलना चाहिए।
क्या यह एक मजाक है जब तत्व बनाए जाते हैं, जिसके आकार की गणना नैनोमीटर में की जाती है? काश, एक व्यक्ति के लिए ऐसे ऑपरेशन करना असंभव हो जाता है जिसके लिए असाधारण सटीकता की आवश्यकता होती है।
घरेलू उत्पादकों के बारे में क्या?
क्योंक्या अल्ट्रा-लार्ज इंटीग्रेटेड सर्किट विदेशी विकास से मजबूती से जुड़ा है? पिछली शताब्दी के शुरुआती 50 के दशक में, यूएसएसआर ने इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास में दूसरा स्थान हासिल किया। लेकिन अब घरेलू उत्पादकों के लिए विदेशी कंपनियों के साथ प्रतिस्पर्धा करना बेहद मुश्किल है। हालांकि यह सब बुरा नहीं है।
इस प्रकार, जटिल विज्ञान-गहन उत्पादों के निर्माण के संबंध में, हम विश्वास के साथ कह सकते हैं कि रूसी संघ के पास अब शर्तें, कार्मिक और वैज्ञानिक क्षमताएं हैं। काफी कुछ उद्यम और संस्थान हैं जो विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को विकसित कर सकते हैं। सच है, यह सब कुछ सीमित मात्रा में मौजूद है।
इसलिए, अक्सर ऐसा होता है जब विकास के लिए उच्च तकनीक वाले "कच्चे माल" का उपयोग किया जाता है, जैसे कि वीएलएसआई मेमोरी, माइक्रोप्रोसेसर और नियंत्रक जो विदेशों में निर्मित किए गए थे। लेकिन साथ ही, सिग्नल प्रोसेसिंग और कंप्यूटेशंस की कुछ समस्याओं को प्रोग्रामेटिक रूप से हल किया जाता है।
हालांकि यह नहीं माना जाना चाहिए कि हम विशेष रूप से विभिन्न घटकों से उपकरण खरीद और इकट्ठा कर सकते हैं। प्रोसेसर, कंट्रोलर, अल्ट्रा-लार्ज-स्केल इंटीग्रेटेड सर्किट और अन्य विकास के घरेलू संस्करण भी हैं। लेकिन, अफसोस, वे अपनी प्रभावशीलता के मामले में दुनिया के नेताओं के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं कर सकते, जिससे उनका व्यावसायिक कार्यान्वयन मुश्किल हो जाता है। लेकिन घरेलू प्रणालियों में उनका उपयोग करना जहां आपको बहुत अधिक शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है या आपको विश्वसनीयता का ध्यान रखने की आवश्यकता होती है, काफी संभव है।
प्रोग्रामेबल लॉजिक के लिए पीएलसी
यह एक अलग आवंटित आशाजनक प्रकार का विकास है। वे उन क्षेत्रों में प्रतिस्पर्धा से बाहर हैं जहां आपको बनाने की आवश्यकता हैहार्डवेयर कार्यान्वयन पर केंद्रित उच्च-प्रदर्शन विशेष उपकरण। इसके लिए धन्यवाद, प्रसंस्करण प्रक्रिया को समानांतर करने का कार्य हल हो जाता है और प्रदर्शन दस गुना बढ़ जाता है (जब सॉफ्टवेयर समाधान के साथ तुलना की जाती है)।
अनिवार्य रूप से, इन अल्ट्रा-लार्ज-स्केल इंटीग्रेटेड सर्किट में बहुमुखी, कॉन्फ़िगर करने योग्य फ़ंक्शन कन्वर्टर्स हैं जो उपयोगकर्ताओं को उनके बीच कनेक्शन को अनुकूलित करने की अनुमति देते हैं। और यह सब एक क्रिस्टल पर है। परिणाम एक छोटा निर्माण चक्र, छोटे पैमाने पर उत्पादन के लिए एक आर्थिक लाभ और डिजाइन के किसी भी चरण में परिवर्तन करने की क्षमता है।
प्रोग्रामेबल लॉजिक अल्ट्रा-लार्ज इंटीग्रेटेड सर्किट के विकास में कई महीने लगते हैं। उसके बाद, उन्हें कम से कम समय में कॉन्फ़िगर किया जाता है - और यह सब न्यूनतम स्तर की लागत पर होता है। उनके द्वारा बनाए गए उत्पादों के विभिन्न निर्माता, आर्किटेक्चर और क्षमताएं हैं, जो कार्यों को पूरा करने की क्षमता को बहुत बढ़ा देती हैं।
उन्हें कैसे वर्गीकृत किया जाता है?
आमतौर पर इसके लिए इस्तेमाल किया जाता है:
- तार्किक क्षमता (एकीकरण की डिग्री)।
- आंतरिक संरचना का संगठन।
- प्रोग्राम करने योग्य वस्तु का प्रकार इस्तेमाल किया गया।
- फंक्शन कनवर्टर आर्किटेक्चर।
- आंतरिक RAM की उपस्थिति/अनुपस्थिति।
प्रत्येक आइटम ध्यान देने योग्य है। लेकिन अफसोस, लेख का आकार सीमित है, इसलिए हम केवल सबसे महत्वपूर्ण घटक पर विचार करेंगे।
क्या हैतार्किक क्षमता?
बहुत बड़े पैमाने के एकीकृत परिपथों के लिए यह सबसे महत्वपूर्ण विशेषता है। इनमें ट्रांजिस्टर की संख्या अरबों में हो सकती है। लेकिन साथ ही, उनका आकार एक माइक्रोमीटर के दयनीय अंश के बराबर होता है। लेकिन संरचनाओं के अतिरेक के कारण, तार्किक क्षमता को डिवाइस को लागू करने के लिए आवश्यक गेटों की संख्या में मापा जाता है।
उन्हें नामित करने के लिए, सैकड़ों हजारों और लाखों इकाइयों के संकेतक का उपयोग किया जाता है। तार्किक क्षमता का मूल्य जितना अधिक होगा, अल्ट्रा-लार्ज-स्केल इंटीग्रेटेड सर्किट हमें उतने ही अधिक अवसर प्रदान कर सकता है।
लक्षित लक्ष्यों के बारे में
VLSI मूल रूप से पांचवीं पीढ़ी की मशीनों के लिए बनाया गया था। उनके निर्माण में, उन्हें एक स्ट्रीमिंग आर्किटेक्चर और एक बुद्धिमान मानव-मशीन इंटरफ़ेस के कार्यान्वयन द्वारा निर्देशित किया गया था, जो न केवल समस्याओं का एक व्यवस्थित समाधान प्रदान करेगा, बल्कि माशा को तार्किक रूप से सोचने, आत्म-सीखने और तार्किक रूप से आकर्षित करने का अवसर भी प्रदान करेगा। निष्कर्ष।
यह माना गया था कि भाषण के रूप का उपयोग करके प्राकृतिक भाषा में संचार किया जाएगा। खैर, किसी न किसी रूप में इसे लागू किया गया। लेकिन फिर भी, यह अभी भी आदर्श अल्ट्रा-लार्ज इंटीग्रेटेड सर्किट के पूर्ण समस्या मुक्त निर्माण से दूर है। लेकिन हम, मानवता, आत्मविश्वास के साथ आगे बढ़ रहे हैं। वीएलएसआई डिजाइन ऑटोमेशन इसमें बड़ी भूमिका निभाता है।
जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, इसके लिए बहुत अधिक मानव और समय संसाधनों की आवश्यकता होती है। इसलिए, पैसे बचाने के लिए, स्वचालन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। आखिर जब अरबों के बीच संबंध स्थापित करना जरूरी होघटक, यहां तक कि कई दर्जन लोगों की एक टीम भी इस पर साल बिताएगी। जबकि ऑटोमेशन कुछ ही घंटों में ऐसा कर सकता है, अगर सही एल्गोरिथम रखा जाए।
आगे की कमी अब समस्याग्रस्त लगती है, क्योंकि हम पहले से ही ट्रांजिस्टर तकनीक की सीमा के करीब पहुंच रहे हैं। पहले से ही, सबसे छोटे ट्रांजिस्टर केवल कुछ दसियों नैनोमीटर आकार के होते हैं। यदि हम उन्हें कई सौ गुना कम कर दें, तो हम केवल परमाणु के आयामों में भाग लेंगे। निस्संदेह, यह अच्छा है, लेकिन इलेक्ट्रॉनिक्स की दक्षता बढ़ाने के मामले में कैसे आगे बढ़ें? ऐसा करने के लिए, आपको एक नए स्तर पर जाना होगा। उदाहरण के लिए, क्वांटम कंप्यूटर बनाने के लिए।
निष्कर्ष
अल्ट्रा-लार्ज-स्केल इंटीग्रेटेड सर्किट का मानवता के विकास और हमारे पास मौजूद संभावनाओं पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ा है। लेकिन यह संभावना है कि वे जल्द ही अप्रचलित हो जाएंगे और उन्हें बदलने के लिए कुछ पूरी तरह से अलग आ जाएगा।
आखिरकार, हम पहले से ही संभावनाओं की सीमा के करीब पहुंच रहे हैं, और मानवता अभी भी खड़े होने के अभ्यस्त नहीं है। इसलिए, यह संभावना है कि अल्ट्रा-बड़े एकीकृत सर्किटों को उचित सम्मान दिया जाएगा, जिसके बाद उन्हें और अधिक उन्नत डिजाइनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाएगा। लेकिन अभी के लिए, हम सभी मौजूदा सृजन के शिखर के रूप में वीएलएसआई का उपयोग करते हैं।
