Типы и уровень сложности ИМС

Основным преимуществом по­лупроводниковых ИМС является возможность изготовле­ния множества высококачественных электронных элементов по тонкопленочной технологии с высокой плотностью элементов. При этом допуски на параметры элементов могут быть доведены до I—2%, Это важно в тех случаях, когда точность номиналов па­раметров пассивных элементов и их стабильность имеют решающее значение (например, при изготовлении неко­торых видов фильтров, фазочувствительных и избира­тельных схем, генераторов и т. п.).

Одно из главных достоинств изделий микроэлектро­ники — значительное увеличение надежности аппарату­ры благодаря высокой надежности ИМС, значительному уменьшению числа соединений и большим возможнос­тям резервирования как целых узлов, так и отдельных элементов. Поскольку паяные соединения в микросхемах отсутствуют, а из внешних необходимо па­ять лишь входные и выходные выводы, вероятность вы­хода из строя микросхемы вследствие нарушения соеди­нений не больше, чем у дискретных полупроводниковых приборов, например транзисторов. Интенсивность отказов полупроводниковых микросхем в настоящее время до­стигает 10^-9 1/ч.

Развитие микроэлектроники связано с созданием малогабаритных, надеж­ных и экономичных вычислительных машин и систем, где используется большое число однотипных элементов. Поэтому в пер­вую очередь созданы различные типы логических и вычислительных микро­схем. Гибридные ИС применяются в приемно-передающей аппаратуре связи, усилителях высокой частоты, микро­фонных усилителях, СВЧ устройствах и т. д.

Микросхе­мы находят все большее применение в бытовой веща­тельной аппаратуре, например все каскады телевизоров с малым уровнем сигнала собираются на микросхемах. Электронные устройства видеомагнитофонов, переносных и автомобильных радиоприемников сейчас выполняются на типовых микросхемах.

Увеличение функциональной сложности и плотности упаковки элементов и компонентов привело к появлению больших интегральных схем (БИС), в которых вместо отдель­ных элементов (усилительный каскад, триггер, логичес­кая ячейка и т. и.) используются интегральные узлы и целые устройства (регистр, счетчик, усилитель, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, запоминающее устройство и даже процессор ЭВМ). Счи­тается, что по сложности БИС эквивалентна как мини­мум 100 логическим схемам. Показателем степени слож­ности микросхем является степень интеграции K = lg• N, где N. — число элементов и компонентов, входящих в ИС. Для микросхемы 1-й степени интеграции N£ 10 и 0 £ K£ 1, для 2-й - 10 £N£ 100 и 1 £ K£ 2, для 3-й 100 £N£ 1000 и 2 £ K£ 3. В ИС 5-й степени интегра­ции содержится до 10⁵ элементов на кристалле. На од­ной кремниевой пластине диаметром 150 мм создаются десятки СБИС, которые могут выполнять функции целой ЭВМ. Для реализации БИС наиболее пригодны структуры металл — диэлект­рик — полупроводник (МДП-структурах). Схемы на МДП-структурах значительно проще в изготовлении, имеют малые величины управляющих напряжений, потребляют малую мощность, характеризуются высоким быстродействием.

Классы и группы микросхем

Микросхемы классифицируются как по методам их изготовления, так и по используемым в них физическим явлениям.

В условное обозначение микросхем включены четыре элемента. Первая – цифра, показывающая на конструктивно-технологическое исполнение. Вторая и третья цифры указывает номер разработки данной серии (первые три цифры соответствуют номеру серии микросхем). Третий элемент - индекс, состоящий из двух букв, — функциональное наз­начение данной микросхемы. Четвёртый (последние цифра или две) — порядковый номер разработки микросхемы по функци­ональному признаку в данной серии. Например, запись 133ТМ2 означает, что это полупроводниковая микросхе­ма серии 133, представляющая собой два D -триггера с номером разработки 2. Классы и группы микросхем и их обозначения (в скобках) приведены в табл. 12. 1.

По технологическому исполнению микросхемы разде­ляются на полупроводниковые и совмещенные (первые цифры в условном обозначении 1, 5, 7), гибридные (2, 4, 6, 8), пленочные (3). Для микросхем широкого при­менения перед первым элементом условного обозначения ставится буква К.

Таблица 3.1. Классы и группы микросхем и их обозначения

По характеру выполняемой функции микросхемы разделяются на классы (генераторы, усилители, преоб­разователи, логические элементы, элементы ЗУ и т.д.). Каждый класс в свою очередь подразделяется на груп­пы, например усилители подразделяются на синусои­дальные, постоянного тока, импульсные, высокой, проме­жуточной и низкой частот, операционные и дифференци­альные видеоусилители, повторители.

Микросхемы группируются также по сериям. Микро­схемы, входящие в одну серию, имеют одинаковые тех­нологию, напряжения питания, надежность, а также до­пустимые уровни внешних воздействий.