Тема 8. Системи високих технологій та невиробничої сфери

1. Сутність та структура систем високих технологій ( ВТ)

2. Робочі процеси та обладнання ВТ

3. Система соціальних технологій.

8.1. Сутність та структура систем високих технологій ( вт)

Висо́кі техноло́гії (англ. high technology, high tech, hi-tech) — найновіші і найпрогресивніші технології сучасності. До високих технологій належать найбільш наукоємні галузі промисловості. Галузі високих технологій:

• мікроелектроніка,

• інформаційні технології,

• обчислювальна техніка,

• програмування,

• робототехніка,

• нанотехнології,

• атомна енергетика,

• космічна техніка,

• біотехнології,

• генна інженерія.

• штучний інтелект

Мікроелектроніка — галузь сучасної промисловості, виробництво кремнієвих кристалів інтегральних мікросхем. Мікроелектроніка — це непорушний фундамент не тільки всієї сучасної індустрії інформаційних і комп'ютерних технологій, але і дуже багатьох суміжних галузей — побутової електроніки, індустрії розваг (включаючи музику і відео), медицини, військової і автомобільної промисловості тощо.

Слід розрізняти два основні напрями розвитку індустрії виробництва мікросхем. Перше — розробка архітектури, що включає вибір тих або інших функцій і особливостей майбутніх схем, мікросхемотехніку і компоновку на кристалі функціональних блоків і їхніх елементів, які втілюють вибрані функції. А також — оптимізація готових блоків з метою усунення вузьких місць, підвищення продуктивності і надійності роботи майбутніх схем, спрощення і здешевлення їхнього масового виробництва. Ці роботи можна умовно назвати "паперовими" — вони виконуються "на кінчику пера" і існують лише у вигляді комп'ютерних файлів і креслень проектів майбутніх мікросхем, що зовсім не виключає багатократного комп'ютерного моделювання фізичної роботи як окремих блоків, так і мікросхеми в цілому. Для цього використовуються спеціальні, ретельно узгоджені з реальними приладами фізичні моделі транзисторів і інших функціональних елементів. І чим ретельніше змодельована робота проекту, тим швидше і з меншими помилками буде виготовлена сама мікросхема (мається на увазі її фінальний, масовий варіант). Адже відладка, пошук і виправлення помилок проектування у вже готовому кристалі, як правило, значно складніший і дорожчий, ніж моделювання на комп'ютері.

Другий основоположний напрям — це власне напівпровідникові технології виробництва мікросхем. Сюди входять наукова розробка і втілення в "кремній" все швидших і менших транзисторів, ланцюгів зв'язку між ними і іншим "обрамленням" мікроструктур на кристалі, створення технологій виготовлення малюнка ліній і транзисторів на поверхні кремнію, нових матеріалів і устаткування для цього, а також "manufacturability" - область знань про те, як проводити мікросхеми вищої якості, швидші, більшою кількістю придатних кристалів на пластині, меншим числом дефектів і розкидом робочих параметрів.

Більшість компонентів звичайної електроніки, так само застосовуються і в мікроелектроніці: резистори, конденсатори, котушки індуктивності, діоди, транзистори, ізолятори і провідники, але вже у вигляді мініатюрних пристроїв в інтегральному виконанні. Цифрові інтегральні мікросхеми в основному складаються з транзисторів. Аналогові схеми в основному містять резистори і конденсатори. Котушки індуктивності використовуються в схемах, що працюють на високих частотах.

З розвитком техніки, розміри компонентів постійно зменшуються. При дуже великому ступені інтеграції компонентів, а отже і при максимальній мінімізації їхніх розмірів, питання міжелементної взаємодії стає дуже актуальним. Дана проблема носить назву паразитні явища. Одне з основних завдань проектувальника — це компенсувати або мінімізувати ефект паразитних витоків.

Нанотехнологіями (рос. нанотехнологии, англ. nanotechnologies, нім. Nanotechnologien f pl), інша назва Наномолекулярні технології (від «нано» — К. Ерік Дрекслер, 1977) — в широкому значенні слова прийнято називати міждисциплінарну область фундаментальної і прикладної науки, в якій вивчаються закономірності фізичних і хімічних систем протяжністю порядку декількох нанометрів або часток нанометра (нанометр — це одна мільярдна частка метра або, що те ж саме, одна мільйонна частка міліметра (діаметр людської волосини становить близько 80 тис. нанометрів).

Нанотехнології, нанонауки — це наука і технологія колоїдних систем, це колоїдна хімія, колоїдна фізика, молекулярна біологія, вся мікроелектроніка. Принципова відмінність колоїдних систем, до яких належать: хмари, кров людини, молекули ДНК і білків, транзистори, з яких складаються мікропроцесори, в тому, що поверхня таких частинок або величезних молекул в мільйони разів перевершує обсяг самих частинок. Такі частки займають проміжне положення між справжніми гомогенними розчинами, сплавами, і звичайними об'єктами макросвіту як то стіл, книга, пісок. Поведінка таких систем сильно відрізняється від поведінки істинних розчинів і розплавів і від об'єктів макросвіту завдяки високорозвиненій поверхні. Як правило такі ефекти починають відігравати значну роль тоді, коли розмір частинок лежить у діапазоні 1-100 нанометрів, звідси прийшло заміщення слова колоїдна фізика, хімія, біологія на нанонауки і нанотехнології, маючи на увазі розмір об'єктів, про які йде мова.

Вужче значення цього терміну прив'язує нанотехнології до розробки матеріалів, приладів та інших механічних і немеханічних пристроїв, в яких застосовуються подібні закономірності. Нанотехнології мають справу з процесами, які протікають в просторових областях нанометрових розмірів. Тобто нанотехнології можна означити як технології, основані на маніпуляції окремими атомами і молекулами для побудови структур із наперед заданими властивостями.