Микроэлектроника - Электроника и схемотехника аналоговых устройств

Интеграмльная (микро)схемма (ИС, ИМС, м/сх, англ. integrated circuit, IC, microcircuit), чип, микрочимп (англ. microchip, silicon chip, chip -- тонкая пластинка -- первоначально термин относился к пластинке кристалла микросхемы) -- микроэлектронное устройство -- электронная схема произвольной сложности, изготовленная на полупроводниковом кристалле (или пленке) и помещенная в неразборный корпус, или без такового, в случае вхождения в состав микросборки.

Краткая историческая справка. Первые опыты по созданию полупроводниковых интегральных схем были осуществлены в 1953 г., а промышленное производство интегральных схем началось в 1959 г. В 1966 г. был начат выпуск интегральных схем средней степени интеграции (число элементов в одном кристалле до 1000). В 1969 г. были созданы интегральные схемы большой степени интеграции (большие интегральные схемы, БИС), содержащие до 10 000 элементов в одном кристалле.

В 1971 г. были разработаны микропроцессоры, а в 1975 г. -- интегральные схемы сверхбольшой степени интеграции (сверхбольшие интегральные схемы, СБИС), содержащие более 10 000 элементов в одном кристалле. Полезно отметить, что предельная частота биполярных транзисторов в полупроводниковых интегральных схемах достигает 15 ГГц и более (1 ГГц = 109 Гц).

Интегральные микросхемы представляют собой конструктивно законченные миниатюрные электронные устройства, предназначенные для усиления, генерирования или преобразования электрических сигналов. Они состоят из кристалла полупроводника (германия или кремния), в котором отдельные участки эквивалентны активным (диод, транзистор) или пассивным (резистор, конденсатор, катушка индуктивности) элементам.

Микросхемы помещают в металлические или металлостеклянные корпуса прямоугольной формы размером 22X22X4 мм или цилиндрической диаметром 9,4 мм. Корпуса могут быть также изготовлены из полимерных материалов, а выводы -- из латуни. Бескорпусные микросхемы защищают, выполняя заливку полимерными материалами -- термореактивными компаундами.

Микросхемы классифицируются по технологическим принципам их изготовления, интеграции элементов и функциональному назначению.

По технологии изготовления микросхемы делятся на полупроводниковые и гибридные. В полупроводниковых интегральных микросхемах все элементы и соединения их выполняются в объеме или на поверхности полупроводникового материала. Гибридные микросхемы отличаются тем, что в них только часть элементов выполняется методом интегральной технологии, а остальные (обычно активные) элементы имеют самостоятельное конструктивное оформление.

Гибридные микросхемы в зависимости от толщины пленок и методов нанесения их на поверхности подложки делятся на тонкопленочные (толщина пленки менее 1 мкм) й толстопленочные (толщина пленки более 1 мкм). При изготовлении микросхем для бытовой радиоаппаратуры применяют в основном гибридную толстопленочную технологию, которая сравнительно проста и не требует сложного оборудования и дорогостоящей измерительной техники. Основным недостатком толстопленочных микросхем является малая степень интеграции, однако ее можно повысить, выполнив пассивные элементы на обеих сторонах подложки.

По интеграции элементов (количеству входящих в микросхему транзисторов, диодов, резисторов и других элементов) микросхемы подразделяются на схемы малой (первой), средней (второй) и большой (третьей) степени интеграции. Микросхемы, содержащие до 10 элементов, называют малыми, от 10 до 100 элементов -- средними, свыше 100 -- большими, сверхбольшая интегральная схема (СБИС) -- до 1 миллиона элементов в кристалле, ультрабольшая интегральная схема (УБИС) -- до 1 миллиарда элементов в кристалле, гигабольшая интегральная схема (ГБИС) -- более 1 миллиарда элементов в кристалле.

По функциональному назначению интегральные микросхемы делятся на цифровые (логические) и линейно-импульсные. Цифровые микросхемы предназначены, для обработки электрических сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции. Такие микросхемы используются в системах автоматики и электронно-вычислительных машинах. Линейно-импульсные (аналоговые) микросхемы применяют для усиления, генерирования и преобразования сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Они используются в качестве усилителей низкой и высокой частоты, смесителей, детекторов, генераторов и т. д.

Микросхемы широкого применения разрабатываются, как правило, в виде серий. Серия -- это совокупность микросхем, имеющих единую конструктивно-технологическую основу, но выполняющих различные функции. В сериях микросхемы согласованы по напряжениям источников питания, входным и выходным сопротивлениям, по уровням сигналов, а также удовлетворяют единым климатическим и механическим требованиям. Например, серия К224 выполняется по толстопленочной гибридной технологии с использованием бескорпусных дискретных транзисторов и конденсаторов, включает 19 микросхем, которые оформлены в прямоугольные металлополимерные корпуса. Каждая микросхема имеет 9 выводов и рассчитана на вертикальное расположение.

На вновь разрабатываемые и модернизируемые микросхемы установлена следующая классификация и система обозначения. По конструктивно-технологическому исполнению их подразделяют на три группы, которым присвоены цифровые обозначения: 1, 5, 7 -- полупроводниковые; 2, 4, 6, 8 -- гибридные; 3 -- прочие (пленочные, вакуумные, керамические, и т. д.).

Обозначение интегральных микросхем состоит из следующих элементов: первый элемент -- цифра, указывающая группу микросхемы; второй элемент - две цифры -- порядковый номер разработки серии (0 до 99); третий элемент--две буквы -- подгруппа и вид микросхемы; четвертый элемент -- порядковый номер разработки микросхемы в данной серии. Для микросхем широкого применения в начале обозначения ставится буква К.

После обозначения порядкового номера разработки серии микросхемы может стоять буква русского алфавита или цветная точка, указывающая на различие электрических параметров. Конкретные значения электрических параметров и цвет маркировочной точки даются в технической документации на микросхемы. Например, К2УН242 означает: К--микросхема, используемая в устройствах широкого применения; 2 -- группа конструктивно-технологического исполнения; УН -- усилитель низкой частоты; 242 -- порядковый номер разработки серии.

Похожие статьи




Микроэлектроника - Электроника и схемотехника аналоговых устройств

Предыдущая | Следующая