Розвитку функціональної електроніки

Електроніка – галузь науки і техніки, у якій досліджуються електронні, електромагнітні явища, а також їх взаємодію в речовині і вакуумі, за результатами цих досліджень розробляються методи створення електронних приладів та пристроїв, електронних схем і систем для забезпечення передачі, прийому, обробки і зберігання інформації.

Теоретичні завдання електроніки – це дослідження взаємодії електронів як з макроскопічними полями в робочому просторі електронного приладу, так і з мікроскопічними полями всередині атома, молекули або кристалічних ґраток. Практичні завдання електроніки зводяться до розроблення електронних приладів і пристроїв, що виконують різні функції в системах перетворення і передавання інформації, у системах керування, в обчислювальній техніці, а також в енергетичних пристроях [1].

Електроніка – одна з основних галузей світової економіки. На діаграмі 1 показані світові затрати на виробництво напівпровідників в середньому за 12 місяців, а також прогноз.

Діаграма 1. Світові затрати на електроніку, конференція World Semiconductor Trade Statistics (WSTS) в травні 2011 року в Гон Конгу [17].

Більше того, рівень розвитку електроніки визначає і вигляд сучасної цивілізації. Річ у тім, що електроніка є підґрунтям інформаційних технологій, а також автоматики, телемеханіки, обчислювальної техніки і т. ін.

Охоплюючи широке коло науково-технічних і виробничих проблем, електроніка спирається на досягнення в різних галузях знань. При цьому, з одного боку, електроніка ставить завдання перед іншими науками і виробництвом, стимулюючи їх подальший розвиток, і, з другого боку, озброює їх якісно новими технічними засобами та методами дослідження.

У своєму розвитку електроніка пройшла п’ять етапів, представимо одну із можливих класифікацій:

Етап І: лампова електроніка. В основу першого покоління електроніки покладено ефект емісії електронів з нагрітого катода і керування потоком цих електронів у вакуумі за допомогою електричного поля.

[pic 1] [pic 2] 

Етап ІІ: напівпровідникова електроніка. В основу другого покоління електроніки покладено перші напівпровідникові пристрої.

Етап ІІІ: мікроелектроніка. Основою третього етапу розвитку електроніки і подальшого прогресу електроніки стали інтегральні схеми. Хоча винахід транзисторів і став революцією в електроніці, але їх величезна кількість в обчислювальних пристроях (включаючи інші компоненти електроніки – резистори, конденсатори, індуктивності) призводила до великих складностей реалізації безлічі міжз’єднань, так званої «тиранії міжз’єднань».

Етап ІV: функціональна електроніка. Свій початок бере з 80-х років, вона дозволяла реалізовувати певні функції апаратури без використання стандартних базових елементів (діоди, резистори, транзистори і т. д.), базуючись безпосередньо на фізичні явища в твердому тілі. Традиційна схемотехнічна комірка, будь це логічний елемент або елемент пам'яті, складається з великої кількості статичних неоднорідностей. Під статичною неоднорідністю розуміється локальна область на поверхні або в об'ємі середовища з відмінними від її оточення властивостями, що створюється в результаті строго певних технологічних процесів. Властивості таких статичних неоднорідностей дозволяють генерувати, керувати або зберігати інформацію. Це і є схемотехнічна мікроелектроніка, або електроніка статичних неоднорідностей.

Наприкінці сімдесятих років виникла ідея використовувати динамічні неоднорідності в процесах обробки та зберігання інформації, а також фізичні принципи інтеграції не тільки числа елементів, але і числа функцій, які виконуються мікроелектронних приладах.

Вивчення властивостей і характеристик динамічних неоднорідностей як носіїв інформаційного сигналу, основних фізичних процесів і принципів обробки та зберігання інформаційних масивів за допомогою динамічних неоднорідностей та розробка приладів і пристроїв є основоположними в процесі формування нового етапу розвитку мікроелектроніки - функціональної електроніки.