Презентация "Нанотехнологии" (11 класс) по информатике – проект, доклад

Из опыта работы Ермаковой Вероники Викентьевны, учителя информатики МОУ СОШ № 19 города Белово Кемеровской области

Цель: Изучение основ нанотехнологии и перспективы их развития в компьютерном мире. Задачи: 1. Исследовать истоки и перспективы развития нанотехнологии в компьютерном мире. 2. Изучить и продемонстрировать перепайку ИМС в домашних условиях.

С чего всё начиналось?

В начале XX века появились первые ламповые ЭВМ Они занимали огромные площади Потребляли огромное количество электроэнергии И были очень сложны в обслуживании

Основной составляющей таких ЭВМ была электронная вакуумная радиолампа в количестве нескольких тысяч У лампы был относительно не большой срок службы от 500 до 4000 часов непрерывной работы

В 1947 г. был изобретён первый транзистор Затем началось их массовое производство

После замены электронных радиоламп на транзисторы, ЭВМ стали потреблять значительно меньше электроэнергии, но они по-прежнему занимали большое пространство И у инженеров возник вопрос: «Как в минимум места вместить максимум компонентов?» Так зародились первые интегральные микросхемы (ИМС)

ИМС состояла из множества транзисторов, расположенных на одном кристалле

Транзистор Кристалл Готовая ИМС

Кристалл устанавливался в корпус и припаивался тоненькими проводниками к металлическим дорожкам, которые вели к выводам ИМС

Это было начало …

1 апреля 1972 года корпорация Intel выпустила знаменитый микропроцессор «Intel 8008» для продвинутых калькуляторов, терминалов ввода-вывода и автоматов бутылочного разлива

8 июня 1978 года Intel выпустила микропроцессор «Intel 8086», на базе которого было собрано множество персональных компьютеров

Продолжать хронологию дальше не имеет смысла, микропроцессоры совершенствовались как внутренней логической схемой, так и «железной начинкой» Стоит отметить, что сегодня в ЛЮБЫХ электронных устройствах, таких как, мобильный телефон, телевизор, игровой автомат и даже в простейшем брелоке, который светится разными цветами или поёт, есть микропроцессор или микроконтроллёр

Что такое «нано»?

1 нанометр (нм) - это одна миллиардная доля метра, или одна миллионная доля миллиметра

На данной кремниевой пластине расположены 310 кристаллов современных процессоров, площадь каждого около 1,5см2 1 кристалл – 1 процессор 1 процессор – около 100 миллионов транзисторов Итого на этой пластине, общей площадью 465см2 уместился 31 миллиард транзисторов

Внутри ИМС имеют подобную структуру На рисунке изображено всего 6 транзисторов, над которыми в несколько «этажей» расположены металлические проводники

Именно поэтому пластины с готовыми кристаллами так красиво переливаются цветами радуги

Нанотехнологии это не только полупроводниковая индустрия В настоящий момент ведутся разработки сверхлёгкого и при этом сверхпрочного материала Американские ученые разработали одежду, позволяющую вырабатывать электрический ток.

Из чего же состоит протон?

Учёные долго спорят по этому поводу, и даже построили Большой адронный коллайдер Он способен «увидеть» наночастицы при столкновении 2-х простейших частиц Именно это должно дать ответ на вопрос выше

Нанотехнологии – это технологии, механизмы которые очень мелки, и невооруженным глазом их не увидеть Без нанотехнологий дальнейшее развитие науки невозможно Нанотехнологии – это наше настоящее и счастливое будущее

Нанотехнологии прежде всего ассоциируются с самыми передовыми заводами, в домашних условиях кристалл для процессора не вырастить Но в домашних условиях можно провести перепайку ИМС Это не «нано», но об этом стоит поведать

И так, перепайка…

Процесс перепайки проходит на высоких температурах и прежде всего для этого надо ограничить место пайки Добиться высоких температур (порядка 380°) помогает специальное паяльное оборудование

Ограничение места пайки

Для этого нужен кусок фольги, острый нож и ученическая линейка Для начала нужно замерить размеры ИМС Потом изготовить форму ограничителя

Как говорилось выше для этого нужна специальная паяльная станция, но для прогрева больших плат её будет недостаточно, тут поможет кухонная плита, желательно стеклокерамическая После достижения температуры плавления припоя слегка толкаем ИМС в сторону (не более 1-2мм), и если она быстро встаёт на место, то ее можно снимать Делается это пинцетом и снимать нужно вертикально вверх

После снятия чипа мы увидим

В данном случае получилось снять чипсет хорошо, но и без дефектов не обошлось

Дефекты заключаются в слипшихся шариках припоя и неровностях. Эту зону надо очистить паяльником.

Восстановление шариков припоя

Для этого понадобится тонкая оловянная проволочка припоя, её необходимо разрубить на небольшие цилиндрики, подобрав размеры Кладём их на чип и плавим термофеном, но при этом не даём им прилипнуть к остальным шарикам

Теперь ИМС полностью готова к дальнейшим процедурам В зависимости от цели, ИМС можно было бы припаять на другую плату или оставить на этой Далее процесс припаивания, аналогичен отпаиванию

Заключение

Наука и техника не стоит на месте, одна из основных задач перед учёными - разработать искусственный интеллект, который будет помогать человечеству в повседневной жизни, для этого нужны быстродействующие вычислительные машины По мере развития нанотехнологии, а именно уменьшению её компонентов, вычислительные машины становятся совершеннее, и как следствие этому - совершенный искусственный интеллект становится к нам ближе