Микроэлектроника: наука о сверхмалых электронных компонентах

Микроэлектроника — область электроники, использующая крошечные (микро) компоненты для производства электроники. По мере роста спроса на малые и дешевые устройства область расширяется. Основные фокусы: исследования, надежность, производство.

Интегральные схемы

Обычно начинают с интегральной микросхемы — набора электрических компонентов, соединенных вместе. Частей компоненты: транзисторы, резисторы, конденсаторы, диоды. Транзисторы включают/выключают электричество как переключатель. Резисторы контролируют ток (как громкость ТВ). Конденсаторы концентрируют электричество для мгновенного использования. Диоды направляют, когда электричество будет использовано.

Научные исследования

Многие крупные университеты США исследуют микроэлектронику. Большинство исследований: как делать компоненты меньше (транзисторы, конденсаторы) и какие возможности это открывает. Georgia Tech специализируется на медкомпонентах (хирургические инструменты, визуализация). Iowa State — на промышленном применении (сотовые, PDA).

Надежность

Надежность микроэлектроники — зона сфокусированных усилий. Компьютеры в большинстве бизнесов, надежность оборудования — приоритет. Особенно в медицине: крошечные роботизированные инструменты замещают руки врача в хирургии. Через робо-ruку и видеомонитор врач оперирует через малую лапароскопическую щель вместо раскрытия всей полости.

Финансовая сфера

Еще одна зона, требующая высокой надежности — финансы. С растущими объемами данных раньше нереально было обеспечивать дисковое пространство. С улучшением электроники то, что заполняло комнаты мейнфреймами, теперь помещается на несколько карманных устройств.

Проектирование для производства

Финальный акцент — дизайн для производства. В микроэлектронике много работы для размещения компонентов на печатных платах. Крошечный размер компонентов слишком мал для эффективной ручной пайки.

Машины поверхностного монтажа (SMT) используют робототехнику для размещения каждого компонента. Тысячи компонентов в час. Программа загружается в машину с конкретным местом на каждой плате. Программа управляет роботизированными руками. Автоматизация делает производство эффективнее, снижая общую стоимость.