Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 2
Conteúdo
• A válvula;• O transistor;• A miniaturização;• Evolução dos processos de fabricação do transistor;• A integração;
– Eletrônica digital;– Eletrônica analógica;
• Desenvolvimento da eletrônica digital;
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 3
Breve História da Eletrônica
• A válvula termiônica (1941):– Primeiro dispositivo semicondutor;– Válvula diodo: retificação;– Válvula triodo:
• Amplificação → Analógica;• Corte/Saturação → Digital;
• Limitações:– Elevadas tensões envolvidas;– Alto consumo;– Impossibilidade de integração;– Baixa velocidade de operação;
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 4
Breve História da Eletrônica
• ENIAC: primeiro computador digital eletrônico de propósito geral (1946)– 5.000 somas ou subtrações por segundo;– 385 multiplicações por segundo;– 17.468 válvulas;– 7.200 diodos;– 1.500 relés;– 70.000 resistores;– 10.000 capacitores;– 27 toneladas;– 63m2;– 150kW;
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 5
Breve História da Eletrônica
• Primeiro transistor de estado sólido(1947): ponto de contato;
• Junção PN (1940):– Propriedade semicondutora;– Diodo (1941): retificação;– Transistor (1949):
• Amplificação → Analógica;• Corte/Saturação → Digital;
• Vantagens:– Estado sólido;– Baixo consumo;– Veloz;
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 6
Breve História da Eletrônica
• Primeiro transistor de estado sólido(1947): ponto de contato;
• Junção PN (1940):– Propriedade semicondutora;– Diodo (1941): retificação;– Transistor (1949):
• Amplificação → Analógica;• Corte/Saturação → Digital;
• Vantagens:– Estado sólido;– Baixo consumo;– Veloz;
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 7
Breve História da Eletrônica
• Primeiro transistor de estado sólido(1947): ponto de contato;
• Junção PN (1940):– Propriedade semicondutora;– Diodo (1941): retificação;– Transistor (1949):
• Amplificação → Analógica;• Corte/Saturação → Digital;
• Vantagens:– Estado sólido;– Baixo consumo;– Veloz;
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 8
Breve História da Eletrônica
• Panorama do primeiro ciclo de evolução dos transistor:
1947
1954
1951
1948
Ponto deContato
Ponto deContato
TBJ - GermânioTBJ - Silício
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 9
Breve História da Eletrônica
• A miniaturização:
Aparelho Auditivo(1952)
Protótipo de Rádio Portátil(1953)
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 10
Breve História da Eletrônica
• A miniaturização:
Primeiro Radinho Comercial (Texas 1954 – 49,95$)
Protótipo de Rádio Portátil(Sony 1955 – 29,95$)
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 11
Breve História da Eletrônica
• TRADIC : primeiro computador digital transistorizado de propósito geral (1955)– 700 transistores de ponto de contato;– 10.000 diodos;– 100W (1500x < ENIAC);– 1MHz (200x > ENIAC);
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 12
Breve História da Eletrônica
• Evolução dos processos de fabricação do transistor:
– Crescimento de junção (Grown-junction 1951);
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 13
Breve História da Eletrônica
• Evolução dos processos de fabricação do transistor:
– Difusão (1952);
Calvin Fuller
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 14
Breve História da Eletrônica
• Evolução dos processos de fabricação do transistor:
– Máscara de Óxido (1955);
Calvin Fuller, Carl Frosch e Lincoln Derick.
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 15
Breve História da Eletrônica
• Evolução dos processos de fabricação do transistor:
– Fotolitografia (1955);
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 16
Breve História da Eletrônica
• Evolução dos processos de fabricação do transistor:
– Mesa Transistor (1958);
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 17
Breve História da Eletrônica
• Evolução dos processos de fabricação do transistor:
– Processo Planar (1959);
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 18
Breve História da Eletrônica
• A integração:
– Primeiro circuito integrado monolítico (1961): Flip-Flop tipo F;
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 19
Breve História da Eletrônica
• A integração:
– Família TTL (1964): coletor aberto, tri-state e imunidade a ruído;
Porta NAND TTL Registrador de Deslocamento Universal TTL – MSI
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 20
Breve História da Eletrônica
• A integração:
– Primeiro circuito integrado com tecnologia MOS (1964);
• descoberto em 1960;• condutividade é controlada por tensão
(efeito de campo)• menor custo de fabricação;• menor consumo de potência;• bem menos espaço na pastilha de silício;• Não utilização de resistores;
Registrador de Deslocamento de 20 bits - Tecnologia MOS
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 21
Breve História da Eletrônica
• A integração:
– Primeiro amplificador operacional largamente utilizado (1964);
Amp Op uA700 Amp Op uA709
Universidade Federal do Ceará Engenharia da Computação 22
Breve História da Eletrônica
• Desenvolvimento da eletrônica digital:
– Primeira metade da década de 1960: portas lógicas e FF (SSI – Pequena Escala de Integração);
– Segunda metade da década de 1960: pequenos circuitos combinacionais e sequenciais (MSI – Média Escala de Integração);
– Década de 1970: unidades aritméticas, unidades de controle, memórias e pequenos microprocessadores (LSI – Grande Escala de Integração);
– A partir da década de 1980: a capacidade de integração é o limite!