Интегральная технология

Большая интегральная микросхема (БИС) 9

Интегральная микросхема (ИС) 8

Если допустим, производится запись 1 в триггер, находившийся перед этим в состоянии ! (открыт транзистор Га), то подача потенциала низкого уровня на эмиттер 21 не меняет состояние триггера. Если до записи триггер находился в состоянии 0, то при подаче потенциала низкого уровня на эмиттер 21 (запись 1) открывается транзистор Тг, при этом транзистор Т\ закрывается и триггер устанавливается в состояние 1. , Интегральная микросхема биполярного ЗУ представляет собой кристалл кремния, в котором образованы массив ЗЭ (триггеров) со всеми межсоединениями, а также адресные дешифраторы, усилители-формирователи записи и считывания и другие схемы для управления адресной выборкой, записью и считыванием. Для повышения быстродействия ЗУ эти обслуживающие схемы могут быть выполнены на основе ЭСЛ-элементов, работающих в линейной области, в то время как построенные на основе ТТЛ-элементов триггеры ЗЭ работают с насыщением. В таком случае кристалл содержит схемы согласования уровней сигналов для перехода от схем ТТЛ к схемам ЭСЛ и обратно.

Логическим элементом, весьма удобным для использования в схемах управляющих автоматов, является интегральная микросхема, называемая программируемой логической матрицей (ПЛМ). Схема ПЛМ имеет вид, представленный на 8.16.

8.10. Доменная интегральная микросхема «Домсн-3»

Интегральная микросхема — это микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов и компонентов, которое рассматривается как единое целое [52]. В современных микросхема^ объемная плотность упаковки элементов может достигать десятков тысяч элементов в 1 см3.

Полупроводниковая интегральная микросхема — это ИМС, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полу* проводника (не допускается применение терминов «твердая схема», «монолитная схема» и т. д.).

Пленочная интегральная микросхема — это ИМС, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в виде пленок, нанесенных на поверхность диэлектрического материала.

Гибридная интегральная микросхема — микросхема, содержащая кроме элементов компоненты и кристаллы.

мой частью единой структуры. Этот факт и подчеркивает название' «интегральная микросхема».

До 1974 г. действовала система обозначений, в которой обозначение типа микросхемы из двух букв помещалось за первой цифрой, а за ним следовало цифровое обозначение серии. Значение остальных элементов обозначения в действующем стандарте осталось прежним, однако наименование некоторых классов и групп микросхем изменилось. Пример такого обозначения— К1УС181Г (полупроводниковая интегральная микросхема — усилитель синусоидальных сигналов серии КП8).

В области разработки и производства полупроводниковых приборов господствует интегральная технология. Дискретное исполнение имеют мощные полупроводниковые приборы, а также приборы, предназначенные для применения в аппаратуре низкой степени сложности. Широкое использование ИМС наряду с другими преимуществами обусловлено резким снижением стоимости электронных устройств на их основе, что достигается возрастанием размеров кристаллов и повышением степени интеграции. Если в 1973 г. уровень интеграции логических БИС достигал 3 тыс. активных элементов (транзисторов и диодов) в одной ИМС, то в 1982 г. с технологических линий сошли первые СБИС, содержащие 100 тыс. элементов в одном кристалле, а к 1985 г. уровень интеграции достиг нескольких сотен тысяч элементов. Стоимость одного элемента БИС при увеличении степени интеграции постоянно снижается. По данным печати США, стоимость одного элемента составляла 2—3 доллара в 1960 г., 0,1 цента в 1975 г., 0,03 цента в 1980 г.

Интегральная технология позволяет создавать различные стабилизирующие устройства — от простейших параметрических стабилизаторов, в качестве которых используется один из переходов интегрального транзистора, до схем стабилизаторов компенсационного и импульсного типов.

Интегральная технология изготовления МДП-структур позволяет использовать последовательное (ярусное) включение МДП-транзисторов, если в цепь между нагрузкой и шиной «земля» включен не один, а несколько МДП-транзисторов по схеме И. При этом исток нижнего логического МДП-транзистора подключается к земле, а его сток — к истоку верхнего транзистора и т. д. В подобной схеме ток через нагрузку протекает лишь в случае, когда открыты МДП-транзисторы всех ярусов. По этому принципу строятся схемы И — НЕ ( 6.17, б). Как и схемы ИЛИ — НЕ, они имеют высокую нагрузочную способность (п — = 10-^20), но параметр т\\ значительно уступает параметру т\\п\\-

венно, что применение аналоговых микросхем в качестве элементной базы позволило не только уменьшить габаритные размеры устройств, их массу, потребляемую мощность и другие показатели, но и более чем на порядок повысить точность обработки аналоговой информации. Дело в том, что интегральная технология дает возможность получать групповым способом на одной подложке совокупность элементов с взаимно согласованными характеристиками. При идеальном согласовании однотипные элементы имеют одинаковые (или пропорциональные) параметры во всех диапазонах внешних допустимых воздействий. Были разработаны специальные схемотехнические приемы взаимной компенсации нестабильности параметров элементов электрических цепей, при которых точность работы аналогового устройства гарантируется идентичностью характеристик элементов.

Интегральная технология позволяет создавать различные стабилизирующие устройства — от простых параметрических стабилизаторов в качестве которых используется один из переходов интегрального транзистора, до схем стабилизаторов компенсационного и импульсного типов (см. ниже). Наша промышленность производит интегральные стабилизаторы серии К142. В эту серию входят боле:е 20 наименований стабилизаторов с различными параметрами. На 14.16 приведена ТИПОЕ;ЗЯ схема включения компенсационного микросхемного стабилизатора KJ42EH4. Входное напряжение подается на вывод 15, а выходное снимается с вывода 13. В схеме имеется защита от перегрузки по выходу. Конденсаторы (ГУ—С4 и резисторы Rl—R5 являются комплектующими компонентами.

Методы микроминиатюризации электронных схем развиваются на основе широкого использования достижений в технологии микроэлектроники. Микроэлектроникой называется область радиоэлектроники, охватывающая схемотехнические и конструкторско-технологичес-кие вопросы создания микроминиатюрных электронных схем и устройств в целом при помощи специальных технологических процессов. Различают следующие технологические способы производства изделий микроэлектроники: микромодульная технология, тонкопленочная технология, интегральная технология и гибридная технология.

технология, интегральная технология и гибридная технология.

Следующий этап повышения технического уровня развития элементной базы электронной аппаратуры обусловлен переходом на интегральные микросхемы (ИМС). Интегральная технология оказала глубокое влияние на все этапы разработки, изготовления и эксплуатации современной электронной аппаратуры. Электроника стала основой электронно-вычислительной техники, автоматических систем других устройств. В СССР первую электронную ЦВМ (цифровую вычислительную машину), разработанную под руководством академика С. А. Лебедева, построили в 1950 г.

Интегральная технология и использование методов алгебры логики позволили создать большое число различных триггеров на базе логических элементов, различающихся структурой цепей управления и режимами работы. Триггер состоит из цепей управления и запоминающих устройств и имеет один, два (или более) входа и два выхода. Каждый из входов имеет определенное функциональное назначение, которое отражается в обозначении данного входа (R, S, К, D и т. д.). Цепи управления, в которые поступают входные (информационные) сигналы, преобразуют их в сигналы для запоминания и считывания.

Поскольку современная интегральная технология не позволяет создать мощные транзисторы на кристалле в составе микросхемы, то в интегральных микросхемах формируются составные транзисторы, состоящие в основном из двух активных элементов. Однако составные, транзисторы, реализуемые на дискретных транзисторах, могут включать три транзистора. Большее число активных элементов в составном транзисторе пока не применяется, так как при имеющихся мощностях транзисторов входной транзистор будет работать в «голодном» режиме, отчего параметры составного транзистора будут сильно зависеть от температуры

Преимущества микроэлектронной технологии оказали особенно благоприятное влияние на производство ОУ без преобразования сигнала. Именно полупроводниковая интегральная технология позволила приблизить стоимость, габаритные размеры, массу и надежность ОУ без преобразования сигнала к аналогичным показателям биполярных транзисторов. Поэтому ОУ без преобразования сигнала по объему выпуска значительно превосходят ОУ с преобразованием сигнала и находят более широкое применение в электронике.