Справочники. Словари. Энциклопедии

 Энциклопедический словарь юного техника

Могущество электронных вычислительных машин (ЭВМ), надежность космической техники достигаются электронными устройствами, содержащими многие тысячи деталей.

Еще несколько лет назад различные электронные устройства собирали из отдельных элементов: электронных ламп, реле, трансформаторов, резисторов, конденсаторов,— долго и не очень надежно, да и размеры аппаратуры получались весьма внушительными. Например, ЭВМ первого поколения содержала около 10 000 электронных ламп и, хотя срок службы каждой лампы составлял 2000 ч, работала с постоянными сбоями: каждые 6 мин одна из ламп выходила из строя. К тому же эта аппаратура занимала площадь огромного цеха и потребляла столько электроэнергии, сколько небольшой завод.

На смену электронным лампам пришел долговечный транзистор. Электронные вычислительные машины (теперь уже второго поколения) заметно «похудели» и стали работать без остановки 6 дней, хотя срок службы транзистора — миллионы часов. Такая ненадежность ЭВМ объяснялась непрочностью пайки — миллионы различных соединений в блоках ЭВМ стали главной причиной ее отказов.

Перед конструкторами стояли две задачи: как увеличить надежность ЭВМ и вместе с тем уменьшить ее объем. Решить их, создать высоконадежные, миниатюрные и экономичные устройства позволила микроэлектроника — новое направление электроники.

Вместо отдельных деталей и соединяющих их проводов перед нами маленький кусочек полупроводникового кристалла (см. Полупроводники)., внутрь которого даже и заглянуть-то нельзя. Вся поверхность кристалла покрыта тончайшим «узором», различимым лишь под микроскопом.

В одних местах этот узор нанесен химическим травлением и окислением, в других — термической обработкой, в третьих — воздействием электрических и магнитных полей. В результате на поверхности кристалла образуется сложная сеть микроячеек, действие которых подобно работе устройства, состоящего из многих транзисторов, резисторов, конденсаторов.

ЭВМ третьего поколения, созданная на этих миниатюрных полупроводниковых устройствах — микросхемах, при большей сложности имеет в тысячу раз меньший объем, чем ее старшая «сестра». При этом электроэнергии она потребляет столько же, сколько настольная лампа. ЭВМ на микросхемах работает без отказов до 6 месяцев.

Микроэлектроника исполняет очень ответственные «должности» на Земле и в космосе. Это бортовая аппаратура автоматических межпланетных станций, современных атомных ледоколов и сверхзвуковых самолетов. Это автоматизированные системы управления, которые регулируют всю деятельность заводов, транспортных узлов, энергетических систем. Это электронные и квазиэлектронные автоматические телефонные станции.

Плотность монтажа электронных устройств оценивают числом деталей, размещенных в 1 см3. Рубеж, достигнутый сегодня,—10 000 деталей в 1 см3, а в качестве возможного предела специалисты называют цифры 100 000 и даже 1 000 000.

Что же, в этом нет ничего удивительного, природа дает нам более яркие примеры: плотность «упаковки» клеток мозга человека равна 10 000 000 единиц в 1 см3. Усовершенствование методов монтажа электронных схем и улучшение полупроводниковых материалов, очевидно, позволит приблизиться и к этому пределу, а возможно, и превзойти его.