Лабораторная работа №1 (1). Лаборотория 1. Классификация интегральных микросхем (имс) и их элементов Цель работы
 Скачать 16.26 Kb.
|
|
Лаборотория №1. Классификация интегральных микросхем (ИМС) и их элементов Цель работы: Изучать классификацию интегральных микросхем (ИМС) и их элементов. Интегральные микросхемы (ИМС) различаются по отдельным признакам, которые позволяют определить особенности конструкции и технологию построения, физические принципы работы, свойства и особенности эксплуатации интегральных микросхем. Рассмотрим основные признаки, по которым классифицируются интегральные микросхемы. По технологии изготовления: Пленочные — все элементы и межэлементные соединения представляют собой пленки, нанесенные на диэлектрическую подложку. Пленочная технология делится на два направления, связанных соответственно с использованием тонких или толстых пленок (соответственно ИМС называются тонкопленочными или толстопленочными). Тонкопленочные, с толщиной пленки от 1—3 мкм, создаются методом термовакуумного распыления специальных проводящих и резистивных паст. Толстопленочные, толщиной от 3—5 мкм, создаются методом вжигания специальных проводящих и резистивных паст. Монолитные — (в отечественной литературе употребляется термин «полупроводниковые ИС») — все элементы выполнены в тонком (5—10 мкм) приповерхностном слое полированной полупроводниковой пластины (кристалле) и на ее поверхности в результате легирования, травления, оксидирования и др. с использованием метода литографии. По конструктивно-технологическим признакам: Пленочные — все элементы и соединения выполнены по пленочной технологии в виде проводящих, полупроводниковых и диэлектрических пленок. В пленочных ИМС очень сложно реализовать активные элементы. Их присоединяют к пленочным ИС навесным монтажом. Такие схемы называются гибридными. Гибридные — пассивные элементы выполнены по пленочной технологии, а активные компоненты являются навесными. В качестве компонентов используются малогабаритные бескорпусные дискретные элементы или монолитные бескорпусные ИС, соединенные между собой пассивными элементами на подложке с помощью жестких проводников. Полупроводниковые — пассивные и активные элементы и межэлементные соединения, выполненные на основе одного кристалла полупроводникового материала кремния, на так называемой активной подложке (монолитная технология). Совмещенные — активные элементы изготовлены по монолитной технологии, а пассивные элементы и межэлементные соединения — по пленочной. Основой схем является кристалл, на котором для пленочных структур создается изолирующий аморфный слой Si02 (подложка). По функциональному назначению: Аналоговые (ЛИС) — микросхемы, предназначенные для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Частным случаем АИС является интегральная микросхема с линейной характеристикой (линейная ИМС). Номенклатура АИС включает в себя электронные устройства, выполняющие различные функции, операционные усилители (ОУ), усилители низких и высоких частот, промежуточные усилители, компараторы, стабилизаторы напряжений, ограничители, фильтры частот и др. Цифровые (ЦМС) — микросхемы, предназначенные для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной (прерывистой) функции (например, выраженной в двоично-цифровом коде). Частным случаем ЦИС является логическая микросхема, выполняющая одну или несколько логических функций. Простейшие логические ИС, реализующие элементарные функции «И», «ИЛИ», «НЕ» и др., называются логическими элементами. На основе ЦИС строятся как простые элементы, входящие в состав устройств вычислительной техники (запоминающие устройства, сумматоры, дешифраторы и т.д.), так и сложные функциональные устройства — микропроцессоры, однокристальные ЭВМ и др. Аналогоцифровые и цифроаналоговые — особые виды ИМС, служащие для преобразования аналоговых сигналов в цифровые, и наоборот, в устройствах обработки информации, автоматического управления, передачи данных, в измерительных системах, автоматически регистрирующих приборах и др. По степени интеграции: В соответствии со степенью интеграции (К) ИМС условно подразделяются в зависимости от функционального назначения. Цифровые: МИС — малая интегральная схема — до 10 элементов и компонентов (АО, входящих в ИС, первая степень интеграции К= gN = = lglO = 1. CMC — средняя интегральная схема — до 102 элементов и компонентов, входящих в ИС, вторая степень интеграции. БИС — большая интегральная схема — до 103 элементов и компонентов, входящих в ИС, третья степень интеграции. СБИС — сверхбольшие интегральные схемы — до 104 элементов и компонентов, входящих в ИС, четвертая степень интеграции. ГИС — гигантская интегральная схема — до 105 элементов и компонентов, входящих в ИС, пятая степень интеграции. У БИС — ультрабольшие интегральные схемы — до 106—109 элементов и компонентов, входящих в ИС, шестая степень интеграции. ГБИС — гигаболыпая интегральная схема — свыше 109 элементов и компонентов, входящих в ИС, седьмая степень интеграции. Аналоговые имеют меньшую степень интеграции, так как построены на разнотипных элементах: МИС — N = 1—30 элементов и компонентов, входящих в интегральную микросхему, первая степень интеграции. СИС — N = 31 — 100 элементов и компонентов, входящих в ИС, вторая степень интеграции. БИС — N= 101—300 элементов и компонентов, входящих в интегральную микросхему, третья степень интеграции. СБИС — N > 300 элементов и компонентов, входящих в интегральную микросхему, четвертая степень интеграции. По физическому принципу работы активных элементов: БиполярныеИС — основные активные элементы выполнены на транзисторах структуры п-р-п, но также применяются транзисторы структуры р-п-р. МДП-ИС — активные элементы выполняются на транзисторах МДП-структуры с каналами р- и я-типа. По применению: широкого применения; специального применения (по заказу потребителя). Интегральные схемы разрабатываются и выпускаются сериями. Серией называют совокупность типов ИМС, которые выполняют различные функции, имеют единое конструктивно-технологическое исполнение и совместимы между собой. Современные серии включают несколько десятков ИС с различными функциями. |