СПРАВОЧНИК МОЛОДОГО РАДИСТА
       

Общие сведения об интегральных устройствах


Надежность электронных устройств. Сложные современные элект­ронные устройства содержат 10е — 107 активных (ламп, транзисторов, диодов) и пассивных (резисторов, конденсаторов, дросселей) эле­ментов. Рост сложности электронных устройств требует повышения надежности элементов схем и электрических соединений между ними, миниатюризации элементов, снижения потребляемой мощности.

Повысить надежность устройства можно при значительном уменьшении числа комплектующих элементов и соединений за счет увеличения выполняемых ими функций при одновременном повышении их надежности работы. При использовании функционально сложных элементов вместо обычных транзисторов, диодов, резисторов, конден­саторов уменьшаются размеры и масса устройств, а также потреб­ляемая мощность и стоимость.

Новые комплектующие изделия созданы на основе элементной интеграции, т. е. объединения в одном сложном миниатюрном функ­циональном узле ряда простейших элементов (диодов, транзисторов, резисторов и т. п.). Эти изделия, полученные в результате объедине­ния более простых активных и пассивных элементов и соединитель­ных проводов, называют интегральными микросхемами (ИС). В интегральной электронике «проинтегрированы» процессы изготовле­ния деталей и схем и их соединений в общих технологических про­цессах одного предприятия. В основе интегральной электроники ле­жит планарная технология, использующая полупроводниковые струк­туры, тонкие пленки металлов и диэлектриков, физические процессы в твердом теле.

Интегральная микросхема, или просто интегральная схема ИС, — микроэлектронное изделие, с высокой плотностью упаковки электри­чески соединенных элементов (или элементов и компонентов) и кристаллов, выполняющее функцию преобразования и обработки сигналов. Под элементом ИС понимают такую ее часть, которая вы­полняет функцию одного простого радиоэлемента (например, резис­тора, конденсатора, диода, транзистора) и составляет нераздельное целое с кристаллом ИС или ее подложкой, т.
Степени интеграции. В интегральной электронике неделимый эле­ мент представляет функциональную электронную схему, выполняю­щую заданные функции. Степень интеграции ИС (т. е. показатель ее сложности) определяется числом содержащихся в ней элементов и компонентов и выражается коэффициентом, равним десятичному ло­гарифму от числа элементов и компонентов N, входящих в ИС: Kи=lgN. В зависимости от значения Kи различают интегральные схемы со степенью интеграции: первой при KИ=1(N<10); второй при Ки=2 (N=11-100); третьей при Kи=3 (N=101-МООО); четвертой при Я„=4 (N= 10014-10000); пятой при Kи=5 (N=10001-НООООО), В соответствии с этим наименованием схемы часто обозначают ИС1, ИС2, ИСЗ, .... В больших интегральных схемах БИС улучшаются показатели электромагнитной совместимости, поскольку уменьшают­ся длины соединений между элементами, снижается восприимчивость схемных узлов к помехам из-за уменьшения уровня емкостных и ин­дуктивных (перекрестных) наводок.

Плотность упаковки. При выборе элементной базы и построении электронной аппаратуры важна плотность упаковки элементов в ИС, являющаяся конструктивной характеристикой ИС. Плотность упа­ковки зависит: от размеров подложки, на поверхности или в толще которой формируется схема; от размеров элементов; уровня рассеи­ваемой мощности и других факторов. Под плотностью упаковки по­нимают отношение числа элементов и компонентов ИС к ее объему (без учета объема выводов).

С развитием микроэлектронной техники уменьшаются геометри­ческие размеры активных элементов ИС, вследствие чего возрастает плотность упаковки (табл. 138).

Таблица 138



ГОДЫ х

Площадь элемента, мм2

Число транзисторов в кристалле

1966

0,013 — 0,032

50

1973

0,0013 — 0,00032

5000

1980

0,00006 — 0,0002

Более 100000

В настоящее время преимущество получили гибридные ИС. При малых геометрических размерах пленочных элементов и большой пло­щади пассивных подложек на их поверхности можно разместить де­сятки — сотни кристаллов ИС.Таким путем создаются многокристаль­ные схемы с большим числом активных и пассивных элементов в не­делимом элементе. В этих комбинированных микросхемах можно раз­местить функциональные узлы, обладающие различными электричес­кими характеристиками.

Микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию и состоящее из элементов, компонентов и интегральных микросхем (корпусных и бескорпусных), а также других радиоэлементов, назы­вают микросборкой. Она может быть собрана в корпусе или без него.

Микроэлектронное изделие, которое кроме микросборок может содержать интегральные схемы и компоненты, составляет микроблок.



Содержание раздела