半导体|时光机——前苏联火箭“联盟号”的时钟芯片设计芯片设计|it芯片

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【半导体|时光机——前苏联火箭“联盟号”的时钟芯片设计】
二战后冷战时期，以西方国家为代表的美国和以东方为主的苏联，对太空开发展开了激烈的竞争。现在让我们拆解苏联用于载人登月火箭“联盟号”的时钟，看看其内部电路板结构及老式的苏联TTL逻辑集成电路
这是时钟实际上是从联盟号上取下来的。上部LED显示屏显示时间，下部LED显示屏显示秒表，其功能结构非常复杂。

打开了时钟板。集成电路由直接安装在印刷电路板上的芯片组成。

时钟芯片使用20世纪70年代和90年代常用的TTL电路。取下金属盖时，看到一个小硅芯片，引线粘接被焊接到上面。

当用显微镜放大硅芯片时，它看起来像这样：粉红色和紫色的部分是硅，白色的部分是导线。

该芯片名为“134ЛА8” ，于1984年制造。在开发这种芯片时，苏联在开发集成电路方面落后于美国约九年。因此，苏联经常复制西方的集成电路，但据说苏联独立设计了134ЛА8 。
134ЛА8 具有四个集电极开放式NAND门。集电极开路是一种通过使用晶体管作为开关来操作电位的方法。晶体管由三个称为“基极”、“集电极”和“发射极”的端子组成，通过流经基极的电流来控制集电极和发射极之间的电流。通常，晶体管被拉动以稳定输出。同时用完电阻器。该芯片有一个用于晶体振荡器的电路和两个用于转换的电路。

如果用显微镜放大硅芯片，可以看到它的成分。半导体有两种类型：N型半导体和P型半导体，每种都含有不同的元素作为杂质，并且各自具有不同的电气特性。该图像是电阻器的放大图。绿色部分是N型半导体，红色部分是P型半导体。电阻值是通过调整高电阻混合杂质的红色部分半导体的长度来调整的。

134ЛА8采用NPN型晶体管，基极使用P型半导体，集电极和发射极使用N型半导体。电流通过使电流通过基极P型半导体在集电极和发射极之间流动的机制。

用于外部输出的晶体管产生外部信号，因此电流比其他晶体管高得多。因此， Ken说，尺寸比其他晶体管大。该图显示了一个134ЛА8外部输出晶体管，其发射极和集电极端子比以前的晶体管更大。

这是一个电路图，显示了已实现的NAND电路之一。如果至少一个输入为0 ，晶体管Q3将关闭。此时，输出侧的电流处于“开路”状态，无处可去，并在集电极开路处输出1 。如果两个输入均为1 ，则晶体管Q1、Q2和Q3的开关导通，输出侧的电流流向GND ，因此电路在集电极开路处输出0 。

用显微镜拍摄实际电路时，它看起来像这样。 NAND电路是通过充分利用晶体管来实现的。

这个苏联芯片设计很简单，可以很容易地跟踪电路。而今天最新的芯片包含数十亿个晶体管，并具有许多功能。您无法直观地理解芯片的内容。