Технологічний процес

При виготовленні мікросхем використовується фотопроцес, при цьому схему формують на підкладці, зазвичай з діоксиду кремнію, отриманою термічних оксидуванням кремнію. Зважаючи на крихту розміру елементів мікросхем, від використання видимого світла і навіть ближнього ультрафіолету при засвіченні давно відмовилися. В якості характеристики технологічного процесу виробництва мікросхем вказують ширину смуги фотоповторювача і, як наслідок, розміри транзисторів (і інших елементів) на кристалі. Цей параметр, проте, знаходиться у взаємозалежності c рядом інших виробничих можливостей : чистотою отримуваного кремнію, характеристиками інжекторів, методами витравлення і напилення.

У 70-х роках ширина смуги складала 2-8 мкм|, в 80-х була поліпшена до 0,5-2 мкм|. Деякі експериментальні зразки рентгенівського діапазону забезпечували 0,18 мкм|.

У 90-х роках із-за нового витка "війни платформ" експериментальні методи стали впроваджуватися у виробництво і швидко удосконалюватися. На початку 90-х процесори (наприклад ранні Pentium і Pentium Pro) виготовляли за технологією 0,5-0,6 мкм|. Потім їх рівень піднявся до 0,25-0,35 мкм|. Наступні процесори (Pentium 2, K6 - 2+, Athlon) вже робили за технологією 0,18 мкм|.

У кінці 90-х фірма Texas Instruments створила нову ультрафіолетову технологію з шириною смуги близько 0,08 мкм|. Але досягти її в масовому виробництві не вдавалося аж до недавнього часу. Вона поступово просувалася до нинішнього рівня удосконалюючи другорядні деталі. За звичайною технологією вдалося забезпечити рівень виробництва аж до 0,09 мкм|.

Нові процесори (спершу це був Core 2 Duo) роблять по новій УФ-технологии 0,065 мкм|. Є і інші мікросхеми що давно досягли і перевищили цей рівень (зокрема відеопроцесори і flash - память| фірми Samsung - 0,040 мкм|). Проте подальший розвиток технології викликає все| більше труднощів. Обіцянки фірми Intel по переходу на рівень 0,030 мкм|. вже до 2006 року так і не збулися.

Зараз альянс провідних розробників і виробників мікросхем працює над тих. процесом 0,032 мкм|.

Контроль якості

Для контролю якості інтегральних мікросхем широко застосовують так звані тестові структури.

Призначення

Інтегральна мікросхема може мати закінчений, скільки завгодно складний, функціонал — аж до цілого мікрокомп'ютера (однокристальний мікрокомп'ютер).

Аналогові схеми

• Операційні підсилювачі

• Генератори сигналів

• ФильтрыФільтри (у тому числі на п'єзоефекті)

• Аналогові помножувачі

• Стабілізатори джерел живлення

• Мікросхеми управління імпульсних блоків живлення

• Перетворювачі сигналів

Цифрові схеми

• Логічні елементи

• Тригери

• Лічильники

• Регістри

• Буферні перетворювачі

• Модулі пам'яті

• Шифратори

• Дешифратори

• Мікроконтроллери

• (Мікро) процесори (у тому числі ЦПУ в комп'ютері)

• Однокристальні мікрокомп'ютери

Цифрові інтергальні мікросхеми мають ряд переваг в порівнянні з аналоговими:

• Зменшене енергоспоживання пов'язане із застосуванням в цифровій електроніці імпульсних електричних сигналів. При отриманні і перетворенні таких сигналів активні елементи електронних пристроїв (транзисторів) працюють в «ключовому» режимі, тобто транзистор або «відкритий» - що відповідає сигналу високого рівня (1), або «закритий» - (0), в першому випадку на транзисторі немає падіння напруги, в другому - через нього не йде струм. У обох випадках енергоспоживання близьке до 0, на відміну від аналогових пристроїв, в яких велику частину часу транзистори знаходяться в проміжному (резистивному) стані.

• Висока завадостійка цифрових пристроїв пов'язана з великою відмінністю сигналів високого (наприклад 2,5 - 5В|) і низького (0 - 0,5В|) рівня. Помилка можлива при таких перешкодах, коли високий рівень сприймається як низький і навпаки, що мало ймовірно. Крім того, в цифрових пристроях можливе застосування спеціальних кодів, що дозволяють виправляти помилки.

• Велика відмінність сигналів високого і низького рівня і досить широкий інтервал їх допустимих змін робить цифрову техніку нечутливою до неминучого в інтегральній технології розкиду параметрів елементів, позбавляє від необхідності підбору і налаштування цифрових пристроїв.