Электронная техника. Ответы по ЭТ. 1. Классификация имс
 Скачать 18.6 Kb.
|
|
1. Классификация ИМС 1. По способу изготовления: - ПП микросхемы - элементы в приповерхностном слое ПП подложки - Пленочный - элементы в виде пленок на поверх. Диэл. Подложки - Тонкопленочные - 1-2 микрона - Гибридные - микросхемы комбинирующие пленочную и ПП технологию, а также активные элементы с выводами - Вакуумные - на основе микроминиатюрных электровакуумных СВЧ приборов 2. По виду подложки: - на ПП подложке (кремний, арсенид галлия, иногда германий) - на диэл. Подложке 3. По способу герметизации: - корпусные - без корпусные 4. По основным рассмотренным нами видами (какие у нас были в конпектах, этот пункт говорить необязательно, но если будете говорить лучше сказать что-то вроде «Мы рассматривали:» и перечислить эти): - Гибридные ИМС - Логические ИМС (ЛИМС) - ПП ИМС (ПИМС) - ЛИМС типа ТТЛ и ТТЛШ - ЛИМС с двойной инжекцией (И2Л) 2. Конструктивно-технологические виды ИМС. Разделяются на три основных группы: - ПП микросхемы - Гибридные - Прочие (вакуумные, пленочные и т.п.) 3. Полупроводниковые ИМС (ПИМС) У ПИМС элементы выполнены в приповерхностном слое ПП подложки. ПП ИМС получают через форм. В обьеме ПП пластинчатых участков с разной проводимостью. Имеют ряд преимуществ: Рентабельное производство, высокая надежность, малые габаритные размеры, хорошие эксплуатационные характеристики и низкая стоимость. Особенность – все элементы структуры изготовляются в едином технологическом процессе. 4. Конструктивные виды ПИМС 5. ПИМС на основе структур полевых транзисторов Основу конструкции ПИМС составляет транзисторная структура, которая является базовой для реализации всех входящих в систему элементов. Полевые транзисторы в ПИМС могут быть изготовлены совместно с биполярными на одном кристалле. В качестве канала используется слой базы, для уменьшения начальной толщины канала иногда внутри делают скрытый слой. 6. МДП (МОП), КМОП-структуры в ПИМС Биполярные транзисторы в ИМС все больше вытесняются МОП (или МДП) транзисторами. В основном из-за их главных преимуществ – простоты устройства и высоким входным сопротивлением. МПД транзисторы меньше биполярных, их не нужно изолировать и они лучше по электрофизическим параметрам. МПД транзистор может быть основным и единственным элементом МПД-микросхем. МОП транзисторы с каналом n-типа и p-типа взаимно дополняют друг друга и называются комплементарными (КМОП). 7. Система обозначений ИМС По системе обозначений ИМС - ГОСТ 17467-88 Первый элемент – цифра составляющая конструктивно-технологическую группу Второй элемент – 2-4 цифры обозначающие порядковый номер разработки серии МС Третий элемент – две буквы, обозначающие функциональное значение МС Четвертый элемент – порядковый номер разработки МС по функциональному признаку в данной серии Полное обозначение состоит из шести элементов: - Темп. Диапазон (тип семейства) - Идентификатор фирмы SN - Код серии - Идентификатор спец. Типа - Тип Микросхемы - Код типа корпуса 8. Гибридные ИМС, виды, основные элементы. Гибридные ИМС – комбинирование пленочной и ПП технологии. ГИМС сочетают не менее двух технологий и обычно ГИМС частотного применения. ГИМС имеет ряд преимуществ: - широкий диапазон номиналов - меньше пределы допусков - лучшие эл. Характеристики пассивных элементов Конструкции эл. ГИМС: - резисторы (тонкопленочные) - пленочные конденсаторы трехслойной структуры - пленочные индуктивные элементы Виды (не точно): - Тонкопленочные ГИМС - ПП ГИМС - Толстопленочные ГИМС 9. Тонкопленочные и толстопленочные пассивные компоненты 10. Логические ИМС (ЛИМС) Логические (цифровые ИМС) – ИМС, предназначенные для обработки дискретных сигналов, которые могут принимать всего два значения: уровень логического нуля и уровень логической единицы. Выпускается сериями. По принципу построения делятся на: - ТТЛ (транз.-транз. Логика) - ТТЛШ (ТТЛ с диодами Шоттки) - ЭСЛ (эммитерно-связанная логика) Разделяются по элементам на: - ЛН (элементы НЕ) - ЛИ (элементы И) - ЛЛ (элементы ИЛИ) - ЛА (элементы И-НЕ) - ЛЕ (элементы ИЛИ-НЕ) - ЛР, ЛБ (комбинированные, содержащие разные логич. Элементы) - ЛП (прочие, содержащие оставшиеся логич. Элементы) 11. Логические элементы Логический элемент – часть ИМС, выполняющая какую-либо логическую функцию над одним или несколькими входными сигналами. Основные элементы: - Элемент ИЛИ (Хоть одна логич. Единица на входе – на выходе логич. Единица) - Элемент И (Если одна логич. Единица – на выходе логич. Нуль. Если две логич. Единицы то получается логич. Единица) - Элемент ИЛИ-НЕ (На выходе логич. Единица только если на всех входах логич. Нуль. В остальных случаях на выходе логич. Нуль) - Элемент И-НЕ (На выходе логич. Нуль только если на входе все логич. Единицы, в противном случае на выходах логич. Единица) 12. ЛИМС типа ТТЛ, ТТЛШ, ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика) – биполярные транзисторы с общим Э (ИМС серий 133, 155) ТТЛШ (ТТЛ с диодами Шоттки) – применение Шоттки не дает VT входить в режим насыщения и это повышает быстродействие ИМС. Делятся на маломощные и быстродействующие. 13. Базовый элемент ЛИМС, принцип работы 14. Серии ЛИМС Серии ЭСЛ (К500, 1500) Серии ТТЛ (К131, 133, 134, 154) Серии ТТЛШ (К531, 555, 1531, 1533) Серии КМОП (К176, 561, 564) 15. Основные параметры, характеризующие работу ИМС - UCC (напряжение питания) - UL (напряжение низкого уровня, бывает на входе и выходе) - UH (напряжение высокого уровня, бывает на входе и выходе) - IL (ток низкого уровня, бывает на входе и выходе) - IH (ток высокого уровня, бывает на входе и выходе) - PB (потребляемая рассеиваемая мощность) - tP (время задержки распространения сигнала, бывает при включении и выключении) - KH (нагрузочная способность или коэф. Разветвления по выходу) - UП (помехоустойчивость) - N (надежность) 16. ЛИМС на элементах эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ) ЭСЛ (эмиттерно связанная логика) – биполярные VT включенные по принципу переключения токов. Базовый элемент – дифф. Усилитель (серии 500, 1500). 17. ЛИМС с двойной инжекцией (И2Л) И2Л – наиболее перспективные элементы для построения микросхем высокой степени интеграции. Плотность упаковки биполярных транзисторов вырастает примерно в 50 раз благодаря продольно-поперечному расположению по сравнению с транзисторно-транзисторной логикой (ТТЛ). Из-за отсутствия резисторов данные элементы обладают высокой технологичностью и занимают малую площадь. Элемент в И2Л обычно реализует функцию ИЛИ-НЕ. Интегрально инжекционная логика, как правило, считается элементной базой больших интегральных схем (ИС), но по своему быстродействию они уступают элементам ТТЛШ из-за глубокого насыщения. В малой степени интеграции применение таких элементов неэффективно из-за малой помехозащищенности. 18. Логические элементы на n-МОП структурах Схемы n-МОП технологии базируются на полевых (МОП) транзисторах с индуцированным каналом n-типа. - Базовым элементом этой технологии является схема И-НЕ с двумя последов. Соединенными транзисторами и резистором. - Также в этой технологии есть логические элементы ИЛИ-НЕ (параллельное соед. Транзисторов) и логические элементы НЕ (один транзистор). 19. Логические элементы на КМОП структурах Схемы КМОП технологии базируются на полевых (МОП) транзисторах с индуцированным каналом. - Базовым элементом является схема инвентора - Принцип отличия КМОП от n-МОП заключается в отсутствии в схеме активных R В этой технологии есть элементы ИЛИ-НЕ (последов. Соед. Каналов транзисторов) и И-НЕ (параллельное Соед. Транзисторов) 20. Основные проблемы проектирования и производства микроэлектронных изделий Согласно закону Мура условное число транзисторов в наиболее скоростных процессоров должно удваиваться каждые 2 года. Основные проблемы: - Проблема уменьшения размеров элементов и увеличение площади обрабатываемых подложек - Проблема внутренних соединений (вопрос решается с помощью многоуровневой разводки, используют медные межсоединения вместо алюминиевых (т.к. сопротив. Меди меньше)) - Проблема теплоотвода (решается снижением напряжения питания, использованием микрорежима работы транзисторов, переходом к более экономичной элементной базе, искусственным охлаждением) - Проблема деффектов подложки (решается совершенствованием технологий изготовления подложек) - Проблема контроля параметров (разрабатывают оборудование и ПО) |