Рівні проектування

• Фізичний — методи реалізації одного транзистора (чи невеликої групи) у вигляді легованих зон на кристалі.

• Електричний — принципова електрична схема (транзистори, конденсатори, резистори і т.| п.).

• Логічний — логічна схема (логічні інвертори, елементи ИЛИ-НЕ, І-НЕ і т.| п.).

• Схемо— і системотехнічний| рівень — схемо| — і системотехнічні| схеми (тригери, компаратори, шифратори, дешифратори, АЛУ і т.| п.).

• Топологічний — топологічні фотошаблони для виробництва.

• Програмний рівень (для мікроконтроллерів і мікропроцесорів) — команди асемблера для програміста.

Нині велика частина інтегральних схем розробляється при допомозі САПР, які дозволяють автоматизувати і значно прискорити процес отримання топологічних фотошаблонів.

Класифікація Міра інтеграції

У СРСР були запропоновані наступні назви мікросхем залежно від міри інтеграції (вказана кількість елементів для цифрових схем) :

• Мала інтегральна схема (МИС) — до 100 елементів в кристалі.

• Середня інтегральна схема (СИС) — до 1000 елементів в кристалі.

• Велика інтегральна схема (ВІС) — до 10000 елементів в кристалі.

• Надвелика інтегральна схема (СБИС) — до 1 мільйона елементів в кристалі.

• Ультрабольшая інтегральна схема (УБИС) — до 1 мільярда елементів в кристалі.

• Гигабольшая інтегральна схема (ГБИС) — більше 1 мільярда елементів в кристалі.

Нині назва ГБИС практично не використовується (наприклад, останні версії процесорів Pentium 4 містять доки декілька сотень мільйонів транзисторів), і усі схеми з числом елементів, що перевищує 10000, відносять до класу СБИС, вважаючи УБИС його підкласом.

Технологія виготовлення

• Напівпровідникова мікросхема — усі елементи і міжелементні з'єднання виконані на одному напівпровідниковому кристалі (наприклад, кремнію, германію, арсеніду галію).

• Плівкова мікросхема — усі елементи і міжелементні з'єднання виконані у вигляді плівок:

  • товстоплівкова інтегральна схема;

  • тонкоплівкова інтегральна схема.

• Гібридна мікросхема — окрім напівпровідникового кристала| містить декілька безкорпусних діодів, транзисторів і(чи) інших електронних компонентів, поміщених в один корпус.

Вид оброблюваного сигналу

• мікросхема аналогова

• мікросхема цифрова

• Мікросхема аналого-цифрова

Аналогові мікросхеми — вхідні і вихідні сигнали змінюються за законом безперервної функції в діапазоні від позитивного до негативної напруги живлення.

Цифрові мікросхеми — вхідні і вихідні сигнали можуть мати два значення: логічний нуль або логічна одиниця, кожному з яких відповідає певний діапазон напруги. Наприклад, для мікросхем ТТЛ-логіки при живленні +5 В діапазон напруги 0.0,4 У відповідає логічному нулю, а діапазон 2,4.5 У відповідає логічній одиниці. Для мікросхем ЭСЛ - логіки| при живленні −| 5,2 В: логічна одиниця — це −| 0,8.−| 1,03 В, а логічний нуль — це −| 1,6.−| 1,75 В.

Аналого-цифрові мікросхеми поєднують в собі форми цифрової і аналогової обробки сигналів. У міру розвитку технологій набувають все| більшого поширення.

Технології виготовлення Типи логіки

Основним елементом аналогових мікросхем є транзистори (біполярні або польові). Різниця в технології виготовлення транзисторів істотно впливає на характеристики мікросхем. Тому нерідко в описі мікросхеми вказують технологію виготовлення, щоб підкреслити тим самим загальну характеристику властивостей і можливостей мікросхеми. У сучасних технологіях об'єднують технології біполярних і польових транзисторів, щоб добитися поліпшення характеристик мікросхем.

• Мікросхеми на уніполярних (польових) транзисторах — найекономічніші (по споживанню струму) :

  • МОП-логика (метал-оксид-напівпровідник логіка) — мікросхеми формуються з польових транзисторів n - МОП| або p - МОП| типу;

  • КМОП-логіка (комплемент МОП-логика) — кожен логічний елемент мікросхеми складається з пари взаємодоповнюючих (комплементу) польових транзисторів (n - МОП| і p - МОП|).

• Мікросхеми на біполярних транзисторах:

  • РТЛ — транзисторна для резистора логіка (застаріла, замінена на ТТЛ);

  • ДТЛ — діодно-транзисторна логіка (застаріла, замінена на ТТЛ);

  • ТТЛ — транзисторно-транзисторна логіка — мікросхеми зроблені з біполярних транзисторів з багатоемітерними транзисторами на вході;

  • ТТЛШ — транзисторно-транзисторна логіка з діодами Шотки — вдосконалена ТТЛ, в якій використовуються біполярні транзистори з ефектом Шотки.

  • ЭСЛ — емітерно-пов'язана логіка — на біполярних транзисторах, режим роботи яких підібраний так, щоб вони не входили в режим насичення, — що істотно підвищує швидкодію.

  • И2Л — інтегрально-інжекційна логіка.

КМОП і ТТЛ (ТТЛШ) технології є найбільш распротраненными| логіками мікросхем. Де небходно| економити споживання струму, застосовують КМОП-технологію, де важливіше швидкість і не потрібно економію споживаної потужності застосовують ТТЛ-технологію. Слабким місцем КМОП-микросхем є уразливість від статичної електрики — досить торкнутися рукою виведення мікросхеми і її цілісність вже не гарантується. З розвитком технологій ТТЛ і КМОП мікросхеми за параметрами зближуються і, як наслідок, наприклад, серія мікросхем 1564 — зроблена за технологією КМОП, а функціональність і розміщення в корпусі як у ТТЛ технології.

Мікросхеми, виготовлені по ЭСЛ - технологій|, є найшвидшими, але найбільш енергоспоживаючими і застосовувалися при виробництві обчислювальної техніки в тих випадках, коли найважливішим параметром була швидкість обчислення. У СРСР найпродуктивніші ЕОМ типу ЕС106х виготовлялися на ЭСЛ - мікросхемах|. Зараз ця технологія використовується рідко.