17. Основные технологии сбис.
• В качестве основы для построения ИС используется изобретенный в 1948 году в лабораториях Белла транзистор (полупроводниковый усилительный прибор), который замещает электровакуумные приборы практически во всех применениях, кроме специальных.
1) Биполярная технология:
– ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика;
– ТТЛШ – с диодами Шоттки на входах – как и ТТЛ, средние задержки (единицы нс) и мощность (~20 мВт/вентиль);
– ЭСЛ – эмиттерно-связанная логика – макс. быстродействие (задержки – доли нс), но мощность высока (25-100);
– ИИЛ (И2Л) – инжекционная интегральная логика – минимальное энергопотребление (до 0,1), но большие задержки.
2) МОП-технология (металл - оксид (окисел) - полупроводник) – полевые транзисторы.
– p-МОП, n-МОП – по типу подложки (канала);
– КМОП – комплементарная технология;
– КНС – кремний на сапфире (чаще – на SiO2 – кремний на изоляторе (КНИ), англ. Silicon on insulator (SOI));
– D-МОП, V-МОП и другие.
Преимущества: значительно выше плотность компоновки, чем биполярных; радиационная стойкость выше; низкая потребляемая мощность – ~10 нВт/вентиль.
Недостатки: низкое быстродействие – задержки до 100 нс/вентиль.
3) Би+КМОП – смешанная биполярная+(К)МОП технология.
18. Сравнительные характеристики основных технологий сбис.
Технология |
Относительная степень интеграции |
Потребляемая мощность (мВт) |
Время задержки (нс) |
Коэффициент разветвления по выходу |
ДТЛ |
1,5 |
8,5 |
30 |
8 |
ТТЛ |
0,7 |
10-20 |
10 |
10 |
ТТЛШ |
0,6 |
2-5 |
1-3 |
20 |
ЭСЛ |
0,5 (0,1?) |
20-100 |
0,1-0,5 |
15 |
И2Л |
8 (0,8?) |
0,1-2,5 |
10-50 (1-10?) |
20 |
n-МОП |
1 |
1-2 |
3 |
50 |
КМОП |
0,75 |
0,08 |
10-50 |
50 |
• Коэффициент разветвления по входу – количество входов однотипных элементов, подключенных к выходу исследуемого элемента.
19. Бескорпусные ис.
•
Бескорпусные ИС –
ИС без защитной оболочки (негерметизированные
корпуса). Имеют следующие особенности:
– имеют малые габариты и массу;
– используются в герметичных корпусах;
– как правило, применяются в специальных ЭВМ.
• Конструкция выводов бескорпусной ИС:
– гибкие проволочные выводы (см. рис. 1);
–
балочные или жёсткие
выводы (см. рис. 2), метод перевёрнутого
кристалла (см. рис. 3) – менее трудоёмкие
методы;
–
использование
ленточных носителей (полимерные
соединения на основе полиэфирной и
других пластмасс) – см. рис. справа.
Толщина составляет 0,05…0,15 мм; длина –
8…10 мм. Эти ленты термостойкие, до 400°C
кратковременно. Имеют стабильные
физические и химические свойства,
устойчивы к агрессивным внешним средам.
На эти ленты можно напылять или наклеивать
металлические плёнки; методом травления
получаются внешние выводы бескорпусной
ИС.
• Паразитные параметры бескорпусных ИС (R,L,C) на порядок меньше, чем у корпусированных – выше частота работы.
• Зависимость количества внешних выводов от площади посадочного места ИС см. на графике: III – DIP-корпуса с двухрядным расположением внешних выводов; II – керамические корпуса с планарным расположением выводов; I – бескорпусные ИС.