Функциональная микроэлектроника

По надежности и плотности упаковки микросборки уступают полупроводниковым БИС, но могут их превосходить по функциональным возможностям и степени интеграции. Они используют преимущества полупроводниковой и тонкопленочной технологии, могут быть использованы ИМС любого уровня интеграции и прецизионные пассивные компоненты.

По функциональным возможностям тиратроны и игнитроны являются аналогами полупроводниковых управляемых вентилей --тиристоров Они являются трехэлектродными ионными управляемыми приборами. Баллоны тиратронов наполняются неоном, аргоном, водородом и парами ртути при давлении 0,5—0,6 Па. Для РУ используются тиратроны с наполнением

Недостатки электронных ламп при одновременном непрерывном усложнении электронных устройств заставили специалистов разрабатывать электронные приборы с другим принципом действия, которые могли бы заменить по своим функциональным возможностям электронные лампы. Ими оказались полупроводниковые приборы.

Одной из особенностей ВМ86 является наличие двух режимов— максимального и минимального, существенно отличающихся по функциональным возможностям. Для минимального режима МП характерно использование только тех управляющих сигналов, которые вырабатываются непосредственно на выводах 26

В табл. 3.1 приведен состав наиболее распространенных серий отечественных ГИС. К группе перспективных отнесены серии, выпускаемые по современной технологии и обладающие функциональной полнотой; к группе неперспективных — серии при наличии аналогичных ИМС, превосходящих их по техническим характеристикам и функциональным возможностям, а также выпускаемых в металлоемких и неэкономичных для широкого потребления корпусах; к группе морально устаревших •— серии, выпускаемые в течение длительного времени или по устаревшей технологии.

ИМС серии К.219 предназначены для приемопередающей аппаратуры, работающей в диапазоне частот до 55 МГц. ИМС серии К235 имеют более высокую функциональную законченность и могут использоваться в радиоаппаратуре на частотах до 150 МГц. Микросхемы этих серий имеют ограниченное применение, поскольку выпускаются в металло-полимерных корпусах, не позволяющих обеспечить надежную влагозащиту. По полноте укомплектования, электрическим параметрам и функциональным возможностям ИМС серии 435 превосходят ИМС серий К.219 и К.235. ИМС серии К.435 предназначены для создания высококачественной -аппаратуры, работающей в диапазоне до 200 МГц. Их выпускают в металло-стеклянных корпусах 111.14—1.

В рассмотренных примерах число логических элементов для ПЛМ уменьшено по сравнению с ПЗУ с 11 до 10, а число связей уменьшено с 48 до 24. Выигрыш становится еще значительнее при большом числе входных переменных и малом числе используемых конъюнкций. Это особенно важно для регулярных структур, реализуемых на кристаллах БИС. В свою очередь, для ПЗУ характерна большая универсальность по функциональным возможностям.

Один из важнейших элементов цифровых устройств — триггер — заторможенный релаксационный генератор, имеющий два устойчивых состояния равновесия (см. § 33) и способный вследствие этого запоминать, хранить информацию о предыдущем воздействии (в виде логического 0 или логической 1). Таким образом, в цифровой технике триггер — это прежде всего элемент памяти. Триггеры различают по функциональным возможностям, т. е. по способам управления, приема и выдачи информации (статиче-

Благодаря универсальности и широким функциональным возможностям ПЗС находят применение для построения цифровых, оптоэлектронных и аналоговых устройств. Характеристики таких устройств часто превосходят характеристики имеющихся аналогов. В частности, использование ПЗС в устройствах формирователей сигналов позволило исключить высоковольтные вакуумные системы, а применение их для выполнения функций памяти обеспечило промышленное получение полупроводниковых запоминающих устройств сверхбольшой информативной емкости, которая уже сейчас превышает 16 К бит на одну подложку. Несмотря на технологические трудности изготовления ПЗС, связанные с проколом оксида и закорачиванием затворов соседних элементов, на этих приборах уже разработаны и действуют телевизионные передающие камеры с полным телевизионным разрешением, запоминающие устройства емкостью до 2 М бит, устройства обработки аналоговых сигналов, фотоэлектрические преобразователи и др.

8. Явления живой природы, в частности на молекулярном уровне, позволяющие использовать принципы хранения и обработки информации в живых системах для создания сверхсложных систем обработки информации, приближающихся по своим функциональным возможностям к человеческому мозгу (искусственный интеллект), а также решать проблему эффективной связи «человек — машина». Эти явления открывают новое направление — биоэлектронику. Развитие этого направления может привести к научно-технической революции в электронике, последствия которой трудно предвидеть.

Для технической реализации ряда сложных нейронных сетей в первом приближении достаточен нейроноподобиый элемент, обладающий аналога-логическими свойствами и по своим функциональным возможностям приближающийся к биологическим рецепторным и некоторым видам центральных нейронов. Основной задачей при создании такого нейроноподобного элемента является реализация зависимости частоты импульсного выходного сигнала от суммарного импульсного «раздражения» на входе. Исследования показали, что модель нейрона может быть выполнена в виде двух интегральных микросхем на МДП-тран-зисторах.

Функциональная микроэлектроника основана на непосредственном использовании физических явлений, происходящих в твердом теле (магнитных, квантовых, плазменных и др.). Элементы создают, используя среды с распределенными параметрами. Для управления параметрами выходных многомерных сигналов применяют динамические неоднородности среды, возникающие в определенный момент под воздействием управляющих сигналов. Основной технологической задачей при реализации функциональной микроэлектроники является получение сред с заданными свойствами.

Довольно обширный раздел микроэлектроники определяется термином «функциональная микроэлектроника». Микроэлектронные устройства, использующие различные физические эффекты (тепловые, оптические, акустические, пьезоэлектрические, фотоэлектрические и другие) для выполнения определенных функций в РЭА, называют .функциональными микросхемами. В таких микросхемах очень мало или вообще нет отдельных элементов электрической схемы — резисторов, транзисторов, конденсаторов и т. д. Примером функциональной микросхемы может служить интегральный пьезоэлектрический фильтр, где кварцевая

Глава 4. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

Глава 4. Функциональная микроэлектроника

§ 9. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

§ 9. Функциональная микроэлектроника............ 44

микросхем, функциональная микроэлектроника

Е91 Микроэлектроника: Проектирование, виды микросхем, функциональная микроэлектроника: Учеб. пособие для при-боростроит. спец. вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1987.—416 с.: ил.

ВИДЫ МИКРОСХЕМ, ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

XXVII съезд КПСС определил основные направления научно-технического прогресса в нашей стране. Намечена долгосрочная стратегия развития экономики, предусматривающая интенсификацию всех отраслей народного хозяйства, кардинальное повышение производительности труда, всемерную экономию трудовых, материальных и топливно-энергетических ресурсов. Важнейшими направлениями решения этих задач является широкое применение вычислительной и микропроцессорной техники, робототехники, информатики и биотехнологии. Элементной базой этих направлений является интегральная и функциональная микроэлектроника.

Параллельно с интегральной микроэлектроникой начинает развиваться функциональная микроэлектроника, основанная на использовании физических принципов интеграции и динамических неоднородностей, обеспечивающих несхемотехнические принципы работы приборов и устройств. Если схемная интеграция позволяет выделить в ИМС простые функциональные элементы путем удлинения проводных линий связи, то функциональная интеграция обеспечивает функционирование прибора как единого целого, и его нельзя разделить на элементы без нарушения функционирования.