Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторная работа
Цель. Освоение методов измерения эффективности реализации инновации в системе контроллинга.
Этапы работы:
этап I выбор инновационного проекта;
этап II построение системы анализа эффективности проекта;
этап III определение эффективности инновационного проекта.
Этап I Выбор инновационного проекта
Студентам предлагается выбрать с помощью таблицы №1 один из инновационных проектов или предложить свой проекта, определив его тип и вид.
|
Вид инновации |
Тип инновации |
||
|
модернизация |
имитация |
инновация |
|
|
Технологические |
Патент № 2238167 №1 |
NVIDIA SLI (арендаторами) №2 |
45 нм — техпроцесс (технология high-k/metal gate) №3 |
|
Социальные |
Википедия №4 |
Дистанционное обучение №5 |
ISO 26000 (руководство по социальной отвественности) №6 |
|
Продуктовые |
iPhone 3Gs (от iPhone 3G) №7 |
Flextron FB1009 (безлопастной вентилятор) №8 |
IPS (жидкокристаллические экраны) №9 |
|
Управленческие |
PEST-анализ |
OEE (общая эффективность оборудования) |
KPI |
ПРОЕКТ № 1 Патент № 2238167
ШАРОВОЙ ШАРНИР И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к способу изготовления шарового шарнира и к шаровому шарниру с особым выполнением вкладыша. Шаровой шарнир состоит из пальца (3, 4), с выполненным на одном конце шаром (4), открытого с одной стороны корпуса (7), в котором размещен шар (4). Между корпусом (7) и шаром (4) расположен сферический вкладыш (1, 1') с постоянно действующей смазкой. Уплотнительный чехол (8) закрывает открытую сторону корпуса (7) в области перехода между шаром (4) и выступающим из корпуса (7) стержня (3) пальцем (3, 4). Вкладыш (1, 1') имеет в области полюса (5) шара (4) выпуклое наружу возвышение (1'), в области которого имеется зазор (9) между внутренним контуром вкладыша (1, 1') и шаром (4). В области возвышения (1') на внутренней поверхности вкладыша (1, 1') выполнено оребрение. Также предложен способ изготовления вышеописанного шарового шарнира. Способ включает изготовление корпуса (7) впрыскиванием или литьем, окружая шар (4) с надетым на него вкладышем (1, 1') металлическим или полимерным материалом. Вкладыш (1, 1') в области полюса (5) шара выполняют с возвышением (1'), которое упруго воспринимает давление, действующее в процессе впрыскивания или литья, а по завершении процесса впрыскивания или литья выгибается наружу относительно в остальном сферической формы вкладыша таким образом, что вкладыш (1, 1') внутренним контуром прилегает к шару (4) не всей поверхностью, а с зазором (9) в области возвышения (1'). Окончательно уплотнительную систему шарнира дополняют уплотнительным чехлом (8). Технический результат: изготовление полностью собранного шарового шарнира с низкими крутящим и опрокидывающим моментами. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к способу изготовления шарового шарнира. Также оно относится к изготовленному этим способом шаровому шарниру с особым выполнением, в частности, вкладыша шарового шарнира, т.е. шаровой опоры.
Шаровые шарниры передают и воспринимают усилия, действующие с нескольких направлений. Они используются, например, в автомобилестроении для рулевого управления или поперечной рулевой тяги. Подобные опоры по существу состоят из шарового пальца, на одном конце которого выполнен шар, вкладыша, в который помещается шар пальца, и корпуса для размещения вкладыша и частей шарового пальца. Шар пальца с предварительным натягом скользит с постоянно действующей смазкой во вкладыше, который защищен корпусом от воздействия влаги и грязи. Корпус шарнира со своей открытой для размещения пальца стороны дополнительно защищен от грязи и вытекания смазки посредством уплотнительного чехла. Кроме того, часто предусматриваемое отверстие на обратной стороне корпуса шарнира закрыто заглушкой. Обычно названные компоненты изготавливают по отдельности, а затем в процессе монтажа из них собирают шарнир. Однако это является недостатком с точки зрения затрат на сборку.
Поэтому в DE 19513714 С1 был предложен способ, при осуществлении которого вкладыш шарнира надевается на шар пальца и вокруг полученной сборки заливают расплавленный материал для фиксации компонентов и формирования корпуса шарнира. Однако при осуществлении этого способа возникает опасность того, что из-за давления, создаваемого при впрыскивании расплавленного материала корпуса, вкладыш будет поджиматься корпусом к шару таким образом, что он будет полностью прилегать к шару. Слишком большая поверхность соприкосновения приводит к нежелательному возрастанию вращающего и опрокидывающего моментов.
В основу изобретения была положена задача создания способа, который обеспечивал бы простоту изготовления полностью собранного шарового шарнира с получением надежного в эксплуатации шарового шарнира, имеющего низкий момент трения, а также низкие вращающий и опрокидывающий моменты, и в котором гарантировалась бы достаточная смазка поверхностей скольжения шарового шарнира (шаровой опоры) и его вкладыша. Кроме того, задачей изобретения является создание изготавливаемого этим способом шарового шарнира.
Эта задача решается в предлагаемом в изобретении способе изготовления шарового шарнира и самом шаровом шарнире, охарактеризованных в соответствующих независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в соответствующих зависимых пунктах.
Как предлагаемый способ, так и изготовленный этим способом шаровой шарнир относятся к принципиально известной конструктивной схеме шарового шарнира. Такой шаровой шарнир состоит из пальца с выполненным на одном его конце шаром, открытого с одной стороны корпуса, в котором размещен шар, по существу сферического вкладыша, расположенного между шаром и корпусом и имеющего постоянно действующую смазку, и уплотнительного чехла, закрывающего открытую сторону корпуса в области перехода между шаром и выступающим из корпуса стержнем пальца. При этом корпус соответствующего шарового шарнира изготавливают впрыскиванием (инжекцией) или литьем (например, литьем под давлением), окружая шар с надетым на него вкладышем металлическим или полимерным материалом. Изобретение же предусматривает некоторое видоизменение известной принципиально сферической формы вкладыша. Для этого вкладыш по меньшей мере на одном участке выполняют с возвышением, которое упруго воспринимает давление, действующее в процессе впрыскивания или литья, а по завершении процесса впрыскивания или литья выдается наружу относительно в остальном сферической формы вкладыша. Этим достигается то, что по завершении процесса впрыскивания или литья вкладыш прилегает к шару не всей поверхностью. Для изготовления шарового шарнира выполненный описанным выше образом вкладыш надевают на шар пальца и окружают их в сборе впрыскиваемым материалом. В рамках сборочной операции, следующей за процессом впрыскивания или литья, уплотнительную систему шарнира дополняют уплотнительным чехлом.
За счет предотвращения контакта на всей поверхности между вкладышем и шаром при использовании шарового шарнира ограничивают момент трения между вкладышем и шаровым шарниром, а также вращающий и опрокидывающий моменты. В результате гарантируются хорошие ходовые свойства шарового шарнира и высокая стойкость его компонентов. В случае шарового шарнира с металлическим корпусом при выполнении впрыскивания или литья предпочтительно создавать металлическое перекрытие между шаром и корпусом. При этом корпус выполнен так, что он проходит почти до перехода между шаром и стержнем пальца, причем диаметр корпуса в области его отверстия, через которое проходит палец, меньше диаметра шара. Благодаря образованному за счет этого металлическому перекрытию предпочтительным образом повышается сопротивление пальца вырыванию.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения в процессе впрыскивания или литья корпуса его снабжают хвостовиком, заполняя впрыскиваемым материалом пространство вокруг трубки или стержня соответствующей формы. Другая возможность состоит в том, что на корпусе выполняют в виде прилива кончик хвостовика, который по завершении процесса впрыскивания или литья соединяют с трубкой или стержнем посредством холодной или горячей запрессовки.
В предлагаемом в изобретении шаровом шарнире на вкладыше в области полюса шара выполнено выпуклое наружу возвышение. При этом вкладыш шарнира состоит из полимерного материала, способного упруго деформироваться по меньшей мере в области этой выпуклости. При формировании корпуса впрыскиванием или литьем упруго деформируемая выпуклость предварительно надетого на шар вкладыша прижимается к поверхности шара. За счет особой формы и выбора соответствующего упругого материала, например полиоксиметилена, полиамида, полифениленсульфида или полифталамида, упомянутое возвышение по завершении процесса впрыскивания или литья, по меньшей мере частично, снова выгибается наружу. За счет этого по меньшей мере в области возвышения между внутренним контуром вкладыша и шаром остается зазор. Таким образом, предотвращается контакт по всей поверхности между вкладышем и шаром, в результате чего достигается уменьшение момента трения, а также крутящего и опрокидывающего моментов. Кроме того, предлагаемый в изобретении вкладыш имеет в области выпуклого наружу возвышения на своей внутренней поверхности оребрение. Это оребрение предусмотрено на случай, если вдруг из-за отклонения давления, действующего в процессе впрыскивания или литья, или состава материала и формы вкладыша от номинала выпуклость вкладыша по завершении процесса впрыскивания или литья не отпружинит обратно. В таком случае оребрение предотвращает прилегание вкладыша к шару всей поверхностью.
Упомянутое оребрение в геометрическом отношении может быть выполнено по-разному. Согласно одной возможности на внутренней поверхности выдающегося наружу участка по существу сферического вкладыша от его полюса лучеобразно расходятся несколько ребер, а поперек этих ребер проходят несколько ребер, параллельных друг другу и экватору шара. В другом варианте вкладыш имеет на своей внутренней поверхности в области выпуклого наружу возвышения несколько ребер, которые при проецировании сферической поверхности на плоскость пересекаются под прямым углом.
Кроме того, на обращенной от шара наружной поверхности вкладыша предпочтительно выполнить несколько проходящих в продольном направлении реберных участков для фиксации от проворачивания. Это препятствует проворачиванию вкладыша в корпусе.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения в зоне отверстия корпуса между ним и вкладышем вложено кольцо, участок которого, выступающий из отверстия корпуса, образует посадочное место для уплотнительного чехла. В случае металлического корпуса это дает выгодное дополнительное повышение металлического перекрытия между корпусом и шаром.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на нескольких примерах его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - первый вариант шарового шарнира с трубчатым хвостовиком,
на фиг.2 - сопоставимый с вариантом на фиг.1 шаровой шарнир, корпус которого соединен со стержнем,
на фиг.3 - другой вариант с трубчатым хвостовиком,
на фиг.4 - вариант с шайбой, вложенной в зоне отверстия корпуса между вкладышем и корпусом,
на фиг.5 - варианты выполнения вкладыша.
На фиг.1 изображен возможный вариант предлагаемого в изобретении шарового шарнира. Он состоит известным образом из шарового пальца 3, 4, шар 4 которого размещен в корпусе 7. Между корпусом 7 и шаром 4 расположен вкладыш 1, 1' с постоянно действующей смазкой. В изображенном на фиг.1 варианте шарнир изготовлен надеванием вкладыша 1, 1' на шар 4 и последующим формированием корпуса 7 путем заполнения впрыскиваемым или заливаемым материалом пространства вокруг вкладыша 1, 1' и корпуса 7. На последующей монтажной операции уплотнительная система дополнена уплотнительным чехлом 8.
Чтобы исключить прилегание вкладыша 1, 1' всей поверхностью к шару 4 после впрыскивания материала корпуса, вкладыш 1, 1' в соответствии с основной идеей изобретения выполнен особым образом. Он имеет в области полюса 5 шара 4 выдающееся наружу возвышение 1'. Дополнительно в области этого возвышения 1' на внутренней поверхности вкладыша 1, 1' выполнено оребрение 2. Эти касающиеся формы вкладыша 1, 1' меры предотвращают его прилегание всей поверхностью к шару 4. Хотя в процессе впрыскивания или литья вкладыш 1, 1' прижимается к поверхности шара 4, по завершении процесса впрыскивания или литья выполненное на вкладыше 1, 1' возвышение 1' по меньшей мере частично выгибается обратно. Если в исключительных случаях этот желаемый результат не достигается, то по меньшей мере выполненное на внутреннем контуре оребрение 2 гарантирует ограничение момента трения. В шаровом шарнире, показанном на фиг.1, предназначенный для соединения с другими элементами хвостовик 12 выполнен за одно целое с корпусом 7. Для этого при изготовлении корпуса впрыскиваемым материалом также заполняют пространство вокруг металлической трубки 13.
На фиг.2 изображен принципиально сопоставимый с фиг.1 вариант предлагаемого в изобретении шарового шарнира. Однако здесь для формирования хвостовика 12 в отличие от описанного выше варианта вместо трубки 13 в литьевую форму помещен стержень 13'. Как и в шаровом шарнире на фиг.1, шаровой палец выполнен с пояском в форме многогранника 14. За счет этого повышается удобство эксплуатации. Чтобы компенсировать возникшее в результате этого уменьшение поверхности прилегания, под многогранником 14 на шаровой палец 3, 4 или его стержень также напрессована шайба 15.
На фиг.3 изображен еще один вариант, также принципиально сопоставимый с описанными выше вариантами. Однако здесь для формирования хвостовика на корпусе 7 в виде прилива выполнен лишь кончик 12' хвостовика, соединенный с трубой 13, например, посредством холодной запрессовки.
На фиг.4 изображено усовершенствование предлагаемого в изобретении шарового шарнира, в котором между вкладышем 1, 1' и корпусом 7 в области его отверстия вложено дополнительное кольцо 11, по меньшей мере частично заделанное в корпус при впрыскивании материала корпуса. За счет этого предпочтительным образом увеличивается перекрытие (в случае металлического корпуса 7 говорят о металлическом перекрытии) между корпусом 7 и шаром 4, что дополнительно повышает сопротивление пальца вырыванию. Как и во всех описанных выше вариантах, шаровой шарнир посредством установленного после процесса впрыскивания или литья уплотнительного чехла 8 герметично защищен от грязи и вытекания смазки.
На фиг.5 изображены возможные варианты вкладыша 1, 1' предлагаемого в изобретении шарового шарнира. Вкладыш 1, 1' имеет в соответствии с изобретением в области его полюса 5' слегка выдающееся выпуклое возвышение 1'. Его внутренняя поверхность в области этого возвышения снабжена оребрением 2. Примеры выполнения этого оребрения 2 обозначены на фиг.5 видами а) и б). В случае оребрения 2 в примере а) от полюса 5' лучеобразно расходятся несколько ребер 2'. Поперек них параллельно друг другу и экватору шара проходят ребра 2''. В примере б) ребра 2''' пересекаются под прямым углом при проецировании сферической поверхности вкладыша 1, 1' на плоскость. Ребристые структуры изображены как пример и только для лучшего пояснения отдельно от внешней формы вкладыша 1, 1'. Однако они в любом случае выполнены за одно целое с вкладышем 1, 1'. Кроме того, вкладыш имеет на своей наружной поверхности несколько ребер 10, которые служат в качестве стопора от проворачивания и препятствуют проворачиванию вкладыша 1, 1' в корпусе 7.
Формула изобретения
1. Способ изготовления шарового шарнира, состоящего из пальца (3, 4) с выполненным на одном конце шаром (4), корпуса (7), в котором размещается шар (4), и по существу сферического вкладыша (1, 1'), расположенного между шаром (4) и корпусом (7), причем корпус (7) изготавливают впрыскиванием или литьем, окружая шар (4) с надетым на него вкладышем (1, 1') металлическим или полимерным материалом, после чего уплотнительную систему дополняют уплотнительным чехлом (8), отличающийся тем, что вкладыш (1, 1') по меньшей мере на одном участке выполняют с возвышением (1'), которое упруго воспринимает давление, действующее в процессе впрыскивания или литья, а по завершении процесса впрыскивания или литья выдается наружу относительно в остальном сферической формы вкладыша таким образом, что после изготовления корпуса (7) вкладыш (1, 1') прилегает к шару (4) не всей поверхностью.
2. Способ по п.1, в котором шаровой шарнир выполняют с металлическим корпусом (7), отличающийся тем, что при выполнении впрыскивания или литья создают металлическое перекрытие между шаром (4) и корпусом (7).
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в процессе впрыскивания или литья корпуса его снабжают хвостовиком (12) для соединения с другими элементами, заполняя впрыскиваемым материалом пространство вокруг трубки (13) или стержня (13').
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на корпусе выполняют в виде прилива кончик (12') хвостовика, который по завершении процесса впрыскивания или литья соединяют с трубкой (13) или стержнем (13') посредством холодной или горячей запрессовки.
5. Шаровой шарнир, состоящий из пальца (3, 4) с выполненным на одном конце шаром (4), открытого с одной стороны корпуса (7), в котором размещен шар (4) и который изготовлен из металла или полимерного материала впрыскиванием или литьем, по существу сферического вкладыша (1, 1'), расположенного между шаром (4) и корпусом (7) и имеющего постоянно действующую смазку, и уплотнительного чехла (8), закрывающего открытую сторону корпуса (7) в области перехода между шаром (4) и выступающим из корпуса (7) стержнем (3) пальца (3, 4), отличающийся тем, что вкладыш (1, 1') имеет в области полюса (5) шара (4) выпуклое наружу возвышение (1'), в области которого даже по завершении процесса впрыскивания или литья, при котором вокруг шара (4) вместе с надетым на него вкладышем (1, 1') формируется корпус (7), остается зазор (9) между внутренним контуром вкладыша (1, 1') и шаром (4), причем в области возвышения вкладыш (1, 1') на своей обращенной к шару (4) внутренней поверхности (Г) имеет оребрение (2).
6. Шаровой шарнир по п.5, отличающийся тем, что на внутренней поверхности выпуклого наружу возвышения (1') по существу сферического вкладыша (1') от его полюса (5') лучеобразно расходятся несколько ребер (2'), а поперек этих ребер (2') проходят несколько ребер (2"), параллельных друг другу и экватору (6) шара.
7. Шаровой шарнир по п.5 или 6, отличающийся тем, что вкладыш (1, 1') имеет на внутренней поверхности выпуклого наружу возвышения (1') несколько ребер (2"'), которые при проецировании сферической поверхности на плоскость пересекаются под прямым углом.
8. Шаровой шарнир по п.6, отличающийся тем, что на обращенной от шара (4) наружной поверхности вкладыша (1, 1') выполнено одно или несколько ребер (10) для фиксации вкладыша от проворачивания.
9. Шаровой шарнир по п.7, отличающийся тем, что на обращенной от шара (4) наружной поверхности вкладыша (1, 1') выполнено одно или несколько ребер (10) для фиксации вкладыша от проворачивания.
10. Шаровой шарнир по п.5, отличающийся тем, что в зоне отверстия корпуса (7) между ним и вкладышем (1, 1') вложено кольцо (11), участок которого, выступающий из отверстия корпуса (7), образует посадочное место для уплотнительного чехла (8).
РИСУНКИ
ПРОЕКТ №2. NVIDIA SLI
Основная идея технологии SLI - разделить нагрузку по обработке изображения между несколькими графическими процессорами (GPU - graphics processing unit).
Ограничения
Нельзя сочетать видеокарты с разными GPU.
(Например, XXXGT не может работать в паре с XXXGTX в конфигурации SLI.)
В случаях, когда две карты не являются идентичными, самая быстрая карта или карта с большим объемом памяти будет работать на скорости более медленных карт, или не использовать свою дополнительную память.
SLI не всегда позволяет получить прирост производительности - в некоторых крайних случаях использование SLI ведет к уменьшению частоты смены кадров из-за особенностей приложения.
ПРОЕКТ № 3. 45 нм — техпроцесс (технология high-k/metal gate)
|
Краткий обзор Внедрение новых ворот стек материалов (high-k/metal ворота) позволила возобновления закона Мура на 45/32nm узлов, когда обычные Poly / SiON стеки ворота выдохся. Тем не менее, различные схемы, чтобы интегрировать эти новые материалы были недавно предложены, традиционно называют воротами первый и последний ворота. Каковы возможности интеграции и проблемы, связанные с интеграцией таких материалов роман? Каковы основные преимущества электрических HK / MG? Какова область применения для каждого из этих двух подходов. В данной статье рассматриваются эти вопросы и другие вопросы, которые выходят на первый план с этой передовой технологии. |
Томас И. Гофмана, Imec, Левен, Бельгия
С появлением MOS устройства более 40 лет назад, SiO2 служит в качестве изолятора затвора транзистора выбор. Электрические толщины оксида (СРВ) был сокращен со скоростью ~ 0,7 раза за поколение до примерно 130 нм узел, но масштабирования замедлился на 90-нм и 65-нм узлы, как SiO2 выбежал из атомов и утечки затвора власть ограниченная дальнейшего масштабирования, как показано на Рис. 1 [1].
|
Рисунок 1. Технологии дорожной карты Intel, иллюстрирующие, как переход с Поли / SiON в ворота металл / High-K (МГ / HK) включен возобновление электрических Tox масштабирование, в то время как содержащие утечки затвора [1]. |
HK / MG технология обещает включить масштабирование обычных транзисторов, а также снижение резервных мощности за счет уменьшения утечки затвора. Принимая технологии дорожной карты Intel в качестве примера(рис. 1), переход на HK / MG на 45-нм узел включен возобновить электрических масштабирования диэлектрика затвора, при одновременном снижении утечки затвора более чем в 10 раз.
На уровне устройств, повышение производительности достигается за счет введения HK / MG в два раза. Учитывая уравнение в долгосрочном приближении канала (1), ток ПЧ усиливается с HK / MG за счет увеличения емкости затвора, в результате повышения проницаемости ε0 высокого к диэлектрической более SiO2, наряду с масштабированием Tinv благодаря металлическим затвором (поли подавления истощение).
где А-площадь конденсатора (WxL), ε 0, диэлектрическая проницаемость в вакууме.
Тем не менее, производительность при высокой тактовой частоте работы можно негативное влияние повышенной емкости затвора, даже если текущее устройство привода улучшилось. Чтобы свести к минимуму этот штраф при использовании HK / MG, оно является обязательным для одновременно уменьшать длины затвора транзистора. Как показано на рис. 2 [2], это (минимизация штраф) могут быть легко достигнуты благодаря внутренне превосходные электростатические контроль HK / MG над Поли / Сион.
|
Рисунок 2. Электрический Ток масштабирования HK / MG над Поли / SiON обеспечивает более высокий ток привода, а также Lgate благодаря улучшенным масштабированием электростатическим управлением [2]. |
Что касается материала варианты High-K, обширное исследование было проведено более 10 лет. Принимая во внимание многочисленные требования для диэлектрика затвора (например, высота барьера, диэлектрическая проницаемость, термическая стабильность, качество интерфейса, совместимость электрода затвора), сближение Hf на основе высокого к фильмам (например, HfSiO и HfO 2) не произошло. Однако, это не совсем так для металлического электрода, конечно из-за большой чувствительности различных параметров обработки на окончательное эффективной работы в ворота стека. Среди многих кандидатов, почти запрещенной зоны азотированного металлы, как олово или TaN, возможно, являются одними из наиболее распространенных материалов, считающихся сегодня.
Возможные схемы интеграции для HK / MG
В первые дни поисков HK / MG CMOS решение, скорее разрушительный подход, основанный на полном silicidation поли-кремниевого электрода затвора, называется Фуси, было предложено [3]. Этот подход, очень перспективны сначала из-за своей простоты интеграции, был заброшен в дальнейшем в связи с трудностями в управлении силицида фазы для достижения низких T V устройств.
Сегодня, два основных варианта интеграции остаются: ворота первой (часто упоминается как MIPS, металл вставлен поли-кремний) и затвор последнего (также называется RMG, замена металлических ворот).Терминологии, "первый" и "последний" относится к тому, металлический электрод наносят до или после высокой температуры активации отжига (ы) потока.
|
Рисунок 3. Эффективное workfunction (EWF) от скатывания к середине щели в тонких EOT для MIPS, независимо от толщины металлического затвора (2 нм или 10 нм). |
Ворота первый подход был первоначально разработан Sematech и IBM под руководством Fishkill Альянса. Он опирается на очень тонкие слои укупорки - Al 2 O 3 для PMOS и Лао х для транзисторов NMOS - создать диполей, которые устанавливают пороговое напряжение устройства. Тем не менее, тепловой неустойчивости в HK / MG устройства были зарегистрированы и может привести к пороговым напряжением сдвига и повторного роста в ворота стека. Эта проблема особенно актуальна для МОП в масштабных EOT, как показано на рис. 3 [4]. В эти агрессивные EOT, то ясно, что RMG может обеспечить значительно более высокую EWF (имеется в виду нижний МОП-V T), чем MIPS. Обратите внимание, что в этом конкретном вопросе существенно затрудняет использование ворот первый для высокопроизводительных приложений. Для малой мощности (LSTP) или DRAM приложений, где V T и EOT требования, как правило, более спокойно, ворота первый остается очень жизнеспособным и перспективным вариантом для интеграции экономически эффективных HK / MG CMOS решения [5,6].
Тем не менее, значительные усилия, чтобы ворота первой для высокопроизводительных приложений все еще находятся в пути. Одним из перспективных обходной высоких V T вопрос, предложенный состоит в формировании на эпитаксии SiGe канала для устройств МОП [7]. Этот подход принципиально снижает V T (через валентной зоны Off-Set) и представляет дополнительные преимущества высшего подвижность дырок, чем в Si. Тем не менее, дополнительные расходы, связанные с этой эпитаксии стремится компенсировать преимущество процесса сложности ворот первый за ворота последнего.
Второй способ интеграции HK / MG, с так называемым ворот последний процесс, изначально разработанный Intel, внедрение его в 45-нанометровой технологии [1]. В этой итерации, диэлектрические гафния наносили на ранних стадиях течения, до жертвенного ворота поликристаллического кремния был создан. После высокой температуры SD и силицида отжига циклов, манекен ворота были удалены и металлические электроды затвора были сданы на хранение последней. Совсем недавно Intel представила в своих 32-нм технологии несколько иной схеме, где High-K на хранение последней, непосредственно перед металлическими электродами ворота, и после полного удаления фиктивных ворот. Одно из возможных преимуществ этого нового подхода является повышение надежности устройства и подвижность при масштабных EOT, который может быть существенно деградировали, когда High-K диэлектрической прошел через высокую тепловую шаги потока, как в ворота первом случае подход [8].
Недавно UMC раскрыто гибридного подхода к интеграции HK / MG, сочетающая как ворота первой (для NMOS) и затвор последнего (для ПМ) [9]. Это позволяет Отбор одной из главных задач ворота первой при ориентации высокопроизводительных приложений, которая является высокая МОП-V T в масштабных EOT, избегая полной, комплексной КМОП-за интеграцию, которая требует нескольких шагов CMP и двойной осаждения металла ворот.Как и в 45-нм процессу Intel, этот подход основан на высокой к первой схеме, хотя, поэтому, если значительный прогресс достигнут в деле улучшения термической стабильности High-K слоев, масштабируемость такого подхода к югу от 32-нм узлы могут быть трудно. На этих передовых узлов, надежность и мобильность обычно падает быстро на цель EOT.
Одна из проблем, часто поднимается относительно ворот последний является его сложность процесса. Как описано Intel [10], двойные металлические ворота формировании участвуют несколько важных шагов CMP. Для поддержания достаточного окно процесса, такой подход требует более ограниченные правила проектирования (РДР), как и 1-D подход к проектированию (где ворота ориентированы в заданном направлении). Тем не менее, на 28nm узла, а тем более на 22 нм узел, эта схема ограничения становится основной в любом случае, в связи с литографией ограничений. Следовательно, чем выше гибкость конструкции ворот первого может исчезнуть в будущем узлов, как все больше и больше РДР должны быть реализованы.
Глядя за пределы 22 нм узел, устройство архитектуры само по себе может меняться от обычных плоских с несколькими воротами (например, FinFET или Trigate), в целях дальнейшего повышения электростатического управления устройством. Те, 3D-устройств могут оказать существенное влияние на интеграцию стратегии HK / MG.Большинство, конечно, CMP-подхода (как в RMG потока сегодня) станет чрезвычайно сложно, если не невозможно, что делает ворота первой схеме единственное решение.
|
Рисунок 4. Плюсы и минусы различных HK / MG варианты интеграции. Fusi время отказались, только ворота первой (также часто называют MIPS) или ворот последний (или RMG) активно развиваются сегодня. |
Заключение
Сегодня, два основных пути для интеграции High-K и металлические ворота, необходимых для непрерывного масштабирования производительности, которые активно были разработаны. Так называемые ворота первой и последней ворот подходы имеют свои плюсы и минусы, как показано в рис. 4. Для маломощных применений (которые не требуют агрессивного EOT и ультра низким V T), ворота первой, возможно, самый подходящий выбор. Однако для высокопроизводительных приложений, комплексные решения (например, SiGe канал для ПМ) необходимо учитывать для того, чтобы удовлетворить требования с воротами первого процесса. В заключение, вполне вероятно, что мы увидим компаний, внедривших различные стратегии для интеграции HK / MG, в зависимости от своего портфеля продуктов.
Ссылки
1. К. Мистри и соавт., "45-нанометровой технологии Logic с High-K + металлических затворов транзисторов, напряженного кремния, 9 слоев Cu Interconnect, 193 нм Сухой рисунка, и 100% Pb-Free Упаковка," IEDM Tech.Копай., Стр. 247-250, 2007.
2. К. Хенсон и др.., "Ворота масштабирование длины и больших токов Drive Доступно для высокопроизводительных SOI технологии с использованием High-K/Metal Gate", IEDM Tech. Копай., Стр. 645-648, 2008.
3. П. Ranade и соавт., "High Performance 35nm LGATE CMOS транзисторов Благодаря NiSi металлических затворов (Фуси), одноосное напряженное каналов кремния и оксида 1.2nm Gate", IEDM Tech. Копай., С. 217, 2005 год.
4. Л. Ragnarsson и соавт., "Сверхнизких EOT (5 А)-Gate Первый и последний Gate-высокой производительности CMOS Достигается за счет Gate-электрод оптимизации" IEDM Tech. Копай., Стр. 663-666, 2009.
5. Ф. Арно и соавт., "General Purpose 32-нм КМОП технологии для высокопроизводительных приложений при низком напряжении," IEDM Tech. Копай., Стр. 633-636, 2008.
6. Т. Tomimatsu и соавт., «Экономически эффективные 28nm LSTP CMOS Использование Gate-первых металлических затворов / High-K технологий," VLSI Tech. Копай., Стр. 36-37, 2009.
7. HR Харрис и др.., "Band инженерии Температура PMOS VT с high-k/metal Гейтс В двухканальной схеме CMOS интеграции", СБИС Tech. Копай., Стр. 154-155, 2007.
8. K. Choi и соавт., "Extremely Scaled Gate-первых high-k/metal Стек ворота с EOT из 0.55nm с использованием новых межфазного слоя Очистка методы для 22 нм технологии узла и за его пределами", СБИС Tech. Копай., Стр. 138-139, 2009.
9. C. Lai и соавт., "Роман гибридных Gate high-k/metal Процесс 28nm высокой CMOSFETs производительности", IEDM Tech. Копай., Стр. 655-658, 2009.
10. C. Auth и соавт., "45-нм High-K + металло Gate штамма повышенной транзисторы," VLSI Tech. Копай., Стр. 128-129, 2008.
Биография
Томас И. Гофман получил докторскую степень в 2000 (U. Лилль, Франция) и является директором программы исследований FEOL LOGICDRAM в IMEC, Kapeldreef 75, 3001 Левен, Бельгия; тел. 0032-16281894; электронной почте thomash@imec.be .
Проект № 9 IPS (жидкокристаллические экраны)
В настоящее время ЖК-мониторы являются основным, бурно развивающимся направлением в технологии мониторов. К их преимуществам можно отнести: малые размер и масса в сравнении с ЭЛТ. У ЖК-мониторов, в отличие от ЭЛТ, нет видимого мерцания, дефектов фокусировки лучей, помех от магнитных полей, проблем с геометрией изображения и четкостью. Энергопотребление ЖК-мониторов в зависимости от модели, настроек и выводимого изображения может как совпадать с потреблением ЭЛТ и плазменных экранов сравнимых размеров, так и быть существенно — до пяти[1] раз — ниже. Энергопотребление ЖК-мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы подсветки (англ. backlight — задний свет) ЖК-матрицы. Во многих мониторах 2007 года для настройки пользователем яркости свечения экрана используется широтно-импульсная модуляция ламп подсветки частотой от 150 до 400 и более герц.
С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и некоторые недостатки, часто принципиально трудноустранимые, например:
Перспективной технологией, которая может заменить ЖК-мониторы, часто считают OLED-дисплеи (матрица с органическими светодиодами), однако она встретила сложности в массовом производстве, особенно для матриц с большой диагональю.
Основные технологии при изготовлении ЖК дисплеев: TN+film, IPS (SFT) и MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода. Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, применённого в конкретных разработках.
Время отклика ЖК мониторов, сконструированных по технологии SXRD (англ. Silicon X-tal Reflective Display — кремниевая отражающая жидкокристаллическая матрица), уменьшено до 5 мс.
Компании Sony, Sharp и Philips совместно разработали технологию PALC (англ. Plasma Addressed Liquid Crystal — плазменное управление жидкими кристаллами), которая соединила в себе преимущества ЖК (яркость и насыщенность цветов, контрастность) и плазменных панелей (большие углы обзора по горизонтали и вертикали, высокая скорость обновления). В качестве регулятора яркости в этих дисплеях используются газоразрядные плазменные ячейки, а для цветовой фильтрации применяется ЖК-матрица. Технология PALC позволяет адресовать каждый пиксель дисплея по отдельности, а это означает наилучшую управляемость и качество изображения.[источник не указан 1228 дней]
|
Проверить нейтральность. На странице обсуждения должны быть подробности. |
Макрофотография TN+film матрицы монитора NEC LCD1770NX. На белом фоне — стандартный курсор Windows
TN + film (Twisted Nematic + film) — самая простая технология. Слово film в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно — от 90 до 150°). В настоящее время приставку film часто опускают, называя такие матрицы просто TN. Способа улучшения контрастности и углов обзора для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у данного типа матриц является на настоящий момент одним из лучших, а вот уровень контрастности — нет.
Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселям не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И поскольку направление поляризации фильтра на второй пластине составляет как раз угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.
К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц, а также невысокую себестоимость. Недостатки: худшая цветопередача, наименьшие углы обзора.
Технология IPS (англ. In-Plane Switching), или SFT (Super Fine TFT), была разработана компаниями Hitachi и NEC. Эти компании пользуются этими двумя разными названиями одной технологии — NEC использует «SFT», а Hitachi — «IPS». Технология предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Хотя с помощью IPS и удалось добиться увеличения угла обзора до 178°, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне.
По состоянию на 2008 год, матрицы, изготовленные по технологии IPS (SFT), — единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB — 24 бита, по 8 бит на канал.[2] По состоянию на 2012 год выпущено уже много мониторов на IPS матрицах (e-IPS производства LG.Displays), имеющих 6 бит на канал. Старые TN-матрицы имеют 6-бит на канал, как и часть MVA.
Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Поэтому отображение чёрного цвета близко к идеалу. При выходе из строя транзистора «битый» пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN, а чёрным.
При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются перпендикулярно своему начальному положению и пропускают свет.
IPS в настоящее время вытеснено технологией Н-IPS, которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика и увеличением контрастности. Цветность лучших Н-IPS панелей не уступает обычным мониторам ЭЛТ. Н-IPS и более дешевая e-IPS активно используется в панелях размером от 20". LG.Philips,Dell, NEC, Samsung, Chimei остаются единственными производителями панелей по данной технологии.
AS-IPS (Advanced Super IPS — расширенная супер-IPS) — также была разработана корпорацией Hitachi в 2002 году. В основном улучшения касались уровня контрастности обычных панелей S-IPS, приблизив его к контрастности S-PVA панелей. AS-IPS также используется в качестве названия для мониторов корпорации NEC (например, NEC LCD20WGX2) созданных по технологии S-IPS, разработанной консорциумом LG.Philips.
H-IPS A-TW (Horizontal IPS with Advanced True Wide Polarizer) — разработана LG.Philips для корпорации NEC. Представляет собой H-IPS панель с цветовым фильтром TW (True White — «настоящий белый») для придания белому цвету большей реалистичности и увеличения углов обзора без искажения изображения (исключается эффект свечения ЖК-панелей под углом — так называемый «глоу-эффект»). Этот тип панелей используется при создании профессиональных мониторов высокого качества.
AFFS (Advanced Fringe Field Switching, неофициальное название — S-IPS Pro) — дальнейшее улучшение IPS, разработана компанией BOE Hydis в 2003 году. Усиленная мощность электрического поля позволила добиться ещё больших углов обзора и яркости, а также уменьшить межпиксельное расстояние. Дисплеи на основе AFFS в основном применяются в планшетных ПК, на матрицах производства Hitachi Displays.
|
Развитие технологии Super Fine TFT от NEC[6] |
||||
|
Название |
Краткое обозначение |
Год |
Преимущество |
Примечания |
|
Super Fine TFT |
SFT |
1996 |
Широкие углы обзора, глубокий чёрный цвет |
Большинство панелей также поддерживают реалистичную цветопередачу (8-бит на канал). При улучшении цветопередачи яркость стала немного ниже. |
|
Advanced SFT |
A-SFT |
1998 |
Лучшее время отклика |
Технология эволюционировала до A-SFT (Advanced SFT, Nec Technologies Ltd. в 1998), значительно уменьшив время отклика. |
|
Super-Advanced SFT |
SA-SFT |
2002 |
Высокая прозрачность |
SA-SFT, разработанная Nec Technologies Ltd. в 2002, позволила улучшить прозрачность в 1,4 раза по сравнению с A-SFT. |
|
Ultra-Advanced SFT |
UA-SFT |
2004 |
Высокая прозрачность |
Позволила достичь в 1,2 раза большей прозрачности по сравнению с SA-SFT, 70 % охвата цветового диапазона NTSC и увеличения контрастности. |
|
Развитие технологии IPS фирмой Hitachi[7] |
|||||
|
Название |
Краткое обозначение |
Год |
Преимущество |
Прозрачность/ |
Примечания |
|
Super TFT |
IPS |
1996 |
Широкие углы обзора |
100/100 |
Большинство панелей также поддерживают реалистичную цветопередачу (8-бит на канал). Эти улучшения появились ценой более медленного времени отклика, изначально около 50 мс. IPS панели также были очень дороги. |
|
Super-IPS |
S-IPS |
1998 |
Отсутствует цветовой сдвиг |
100/137 |
IPS был вытеснен S-IPS (Super-IPS, Hitachi Ltd. в 1998), которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика |
|
Advanced Super-IPS |
AS-IPS |
2002 |
Высокая прозрачность |
130/250 |
AS-IPS, также разработанный Hitachi Ltd. в 2002, улучшая, главным образом, контрастность традиционных S-IPS панелей до уровня, при котором они стали вторыми после некоторых S-PVA. |
|
IPS-Provectus |
IPS-Pro |
2004 |
Высокая контрастность |
137/313 |
Технология панелей IPS Alpha с более широкой цветовой гаммой и контрастностью, сравнимой с контрастностью PVA и ASV дисплеев без углового свечения. |
|
IPS alpha |
IPS-Pro |
2008 |
Высокая контрастность |
Следующее поколение IPS-Pro |
|
|
IPS alpha next gen |
IPS-Pro |
2010 |
Высокая контрастность |
Hitachi передает технологию Panasonic |
|
Развитие технологии IPS фирмой LG |
|||
|
Название |
Краткое обозначение |
Год |
Примечания |
|
Super-IPS |
S-IPS |
2001 |
LG Display остается одним из главных производителей панелей, основанных на технологии Hitachi Super-IPS. |
|
Advanced Super-IPS |
AS-IPS |
2005 |
Улучшена контрастность с расширенной цветовой гаммой. |
|
Horizontal IPS |
H-IPS |
2007 |
Достигнута ещё большая контрастность и визуальная более однородная поверхность экрана. Также дополнительно появилась технология Advanced True Wide Polarizer на основе поляризационной плёнки NEC, для достижения более широких углов обзора, исключения засветки при взгляде под углом. Используется в профессиональной работе с графикой. |
|
Enhanced IPS |
e-IPS |
2009 |
Имеет более широкую апертуру для увеличения светопроницаемости при полностью открытых пикселях, что позволяет использовать более дешевые в производстве лампы подсветки, с более низким энергопотреблением. Улучшен диагональный угол обзора, время отклика уменьшено до 5 мс. |
|
Professional IPS |
P-IPS |
2010 |
Обеспечивает 1,07 млрд цветов (30-битная глубина цвета). Больше возможных ориентаций для субпикселя (1024 против 256) и лучшая глубина true color-цветопередачи. |
Матрицы MVA/PVA (VA — сокр. от vertical alignment — вертикальное выравнивание) считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским свойствам.
Технология MVA (Multi-domain Vertical Alignment) разработана компанией Fujitsu как компромисс между TN и IPS технологиями. Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160° (на современных моделях мониторов до 176—178°), при этом благодаря использованию технологий ускорения (RTC) эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика. Они значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.
MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Как и в IPS-матрицах, пиксели при отсутствии напряжения не пропускают свет, поэтому при выходе из строя видны как чёрные точки.
Достоинствами технологии MVA являются глубокий чёрный цвет (при перпендикулярном взгляде) и отсутствие как винтовой структуры кристаллов, так и двойного магнитного поля. Недостатки MVA в сравнении с S-IPS: пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде, зависимость цветового баланса изображения от угла зрения.
Аналогами MVA являются технологии:
PLS-матрица (Plane-to-Line Switching) была разработана компанией Samsung как альтернатива IPS и впервые продемонстрирована в декабре 2010 года. Предполагается, что эта матрица будет на 15 % дешевле, чем IPS.
Достоинства:
Недостатки:
Сами по себе жидкие кристаллы не светятся. Чтобы изображение на жидкокристаллическом дисплее были видимым, нужен источник света. Источник может быть внешним (например, Солнце), либо встроенным (подсветка). Обычно лампы встроенной подсветки располагаются позади слоя жидких кристаллов и просвечивают его насквозь (хотя встречается и боковая подсветка, например, в часах).
Монохромные дисплеи наручных часов и мобильных телефонов большую часть времени использует внешнее освещение (от Солнца, ламп комнатного освещения и т. д.). Обычно позади слоя пикселей из жидких кристаллов находится зеркальный или матовый отражающий слой. Для использования в темноте такие дисплеи снабжаются боковой подсветкой. Существуют также трансфлективные дисплеи, в которых отражающий (зеркальный) слой является полупрозрачным, а лампы подсветки располагаются позади него.
В прошлом в некоторых наручных часах с монохромным ЖК-дисплеем использовалась сверхминиатюрная лампа накаливания. Но из-за высокого энергопотребления лампы накаливания являются невыгодными. Кроме того, они не подходят для использования, например, в телевизорах, так как выделяют много тепла (перегрев вреден для жидких кристаллов) и часто перегорают.
Монохромные ЖК-дисплеи некоторых часов и приборных индикаторов используют для подсветки электролюминесцентную панель. Эта панель представляет собой тонкий слой кристаллофосфора (например, сульфида цинка), в котором происходит электролюминесценция — свечение под действием тока. Обычно светится зеленовато-голубым или жёлто-оранжевым светом.
В течение первого десятилетия XXI века подавляющее большинство LCD-дисплеев имело подсветку из одной или нескольких газоразрядных ламп (чаще всего с холодным катодом — CCFL, хотя недавно стали использоваться и EEFL). В этих лампах источником света является плазма, возникающая при электрическом разряде через газ. Такие дисплеи не следует путать с плазменными дисплеями, в которых каждый пиксель сам светится и является миниатюрной газоразрядной лампой.
В начале 2010-х получили распространение ЖК-дисплеи, имеющие подсветку из одного или небольшого числа светодиодов (LED). Такие ЖК-дисплеи (в торговле нередко называемые LED TV или LED-дисплеями) не следует путать с настоящими LED-дисплеями, в которых каждый пиксель сам светится и является миниатюрным светодиодом.