Trois puces en une : l’histoire du circuit intégré BCD

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L’INSTITUT Les circuits intégrés sont devenus l’épine dorsale de l’électronique grand public. Ils sont utilisés dans les équipements médicaux, les appareils électroménagers, les ordinateurs personnels, les téléphones portables, les voitures, etc. En fait, les puces sont si demandées qu’il y en a actuellement une pénurie.

Après l’introduction des circuits intégrés dans les années 1950, plusieurs variantes de la technologie ont émergé : celles à base de transistors bipolaires, inventées dans les années 1950 ; CMOS dans les années 1960 ; et les semi-conducteurs à oxyde métallique à double diffusion (DMOS) dans les années 1970. Mais au début des années 1980, certaines applications exigeaient les trois types de puces, ce qui nécessitait une tension plus élevée et des puces avec des vitesses de commutation plus rapides.

En 1985, les puces BCD, développées en utilisant le processus de grille de silicium super-intégré, ont été inventées par le fabricant de semi-conducteurs SGS, maintenant STMicroelectronics, à Agrate Brianza, en Italie. Les puces BCD combinent les technologies bipolaire, CMOS et DMOS, d’où le nom. Les puces ont contribué à réduire la consommation d’énergie, à réduire les interférences électromagnétiques et à permettre des vitesses de commutation plus rapides. La technologie, adoptée par les constructeurs automobiles, informatiques et industriels, permet aux concepteurs de puces de combiner le traitement des signaux de puissance, analogiques et numériques, selon un EE Times Asie article sur la technologie.

Le 18 mai, le processus de grille de silicium super-intégré a été commémoré par un jalon IEEE. La section IEEE Italie a parrainé la nomination.

« Combiner les capacités de haute précision des transistors bipolaires avec le contrôle numérique du CMOS et les avantages de la haute puissance du DMOS au début des années 80 a été une réussite exceptionnelle », a déclaré Jean-Marc Chery, président-directeur général de ST. la cérémonie de dédicace. « Nous accueillons fièrement cette plaque IEEE Milestone, qui reconnaît l’invention du BCD de ST parmi un groupe sélectionné de technologies qui ont fait avancer l’humanité.

Administré par le IEEE History Center et soutenu par des donateurs, le programme Milestone reconnaît les développements techniques exceptionnels dans le monde.

LA NAISSANCE DES BCD

Avec l’évolution de la technologie, de plus en plus de pression était exercée sur les puces. Le mode de commutation d’un appareil était limité par la faible efficacité des puces, selon une entrée dans le Wiki d’histoire de l’ingénierie et de la technologie. La quantité d’énergie fournie aux appareils électroniques a également été ralentie.

STMicroelectronics s’est rendu compte que ses transistors bipolaires et ses puces CMOS et DMOS n’étaient plus assez puissants pour exécuter certaines applications. Quelque chose de plus robuste était nécessaire, a déclaré Bruno Murari, membre de l’IEEE, qui a dirigé l’équipe de recherche derrière les transistors BCD, lors de la cérémonie d’inauguration.

Une équipe de recherche a été formée au début des années 1980 pour explorer comment combiner les technologies bipolaire, CMOS et DMOS. Il comprenait les experts en puces Antonio Andreoni, Claudio Contiero et Paola Galbiati.

L’équipe s’est concentrée sur les besoins des clients, a déclaré Murari : « Notre objectif était de fournir une puissance électrique de l’ordre de centaines de watts sous le contrôle d’une logique numérique qui pourrait évoluer avec la loi de Moore. » Les puces développées prendraient également en charge des fonctions analogiques précises et minimiseraient la consommation d’énergie pour éliminer les dissipateurs thermiques.

Murari a rendu visite aux clients pour mieux comprendre les capacités de puce dont ils avaient besoin. Il dit qu’il était clair qu’ils voulaient la puissance et les performances du DMOS ainsi que la logique de contrôle, la précision et le faible bruit offerts par le CMOS et les transistors bipolaires. En combinant les technologies des puces, l’entreprise aurait la possibilité d’intégrer des transistors et des diodes hétérogènes sur une seule puce.

L’équipe savait quels étaient les besoins, mais elle avait du mal à les satisfaire.

La réponse est venue lorsque Murari a découvert que les chercheurs de l’usine de l’entreprise à Castellaneta avaient développé un transistor DMOS avec une porte logique en forme de V, un petit composant de transistor. Murari s’est rendu compte que la conception pouvait surmonter les limitations de puissance existantes des transistors bipolaires et l’a utilisé comme base pour la puce BCD.

“Bien que l’objectif de fusionner des transistors bipolaires, CMOS et DMOS sur une seule puce soit difficile, c’était très excitant de travailler”, a déclaré Murari. « Tout le monde s’est engagé dans le projet.

La société a introduit le premier circuit super-intégré BCD – le pilote de moteur à pont complet L6202 – en 1985. Il fonctionnait à 60 volts, délivrant 1,5 ampères, avec une puissance de commutation à 300 kilohertz.

Plus de 35 ans plus tard, STMicroelectronics a produit neuf générations techniques de puces BCD et 5 millions de plaquettes, et a vendu 40 milliards de puces BCD, a déclaré Chery.

La plaque Milestone sera exposée au siège de ST à Milan. La plaque dit :

SGS (maintenant STMicroelectronics) a été le pionnier du processus de grille de silicium super-intégré combinant des transistors bipolaires, CMOS et DMOS (BCD) dans des puces uniques pour des applications complexes et gourmandes en énergie. Le premier circuit super-intégré BCD, nommé L6202, était capable de contrôler jusqu’à 60V-5A à 300 kHz. Les applications automobiles, informatiques et industrielles ultérieures ont largement adopté cette technologie de processus, qui a permis aux concepteurs de puces de combiner de manière flexible et fiable le traitement des signaux de puissance, analogique et numérique.

Cet article a été écrit avec l’aide du IEEE History Center, qui est financé par des dons à la Fondation IEEE.

L’adhésion à l’IEEE offre un large éventail d’avantages et d’opportunités pour ceux qui partagent un intérêt commun pour la technologie. Si vous n’êtes pas déjà membre, envisagez de rejoindre l’IEEE et de faire partie d’un réseau mondial de plus de 400 000 étudiants et professionnels.

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