Перспективы развития технологии цифровых ис.

 

ГОДЫ	1992	1995	1998	2001	2004	2007	2010
Мин. размер, мкм	0.50	0.35	0.25	0.18	0.13	0.10	0.07
Площадь ИС (логика), см2	2.5	4.0	6.0	8.0	10.0	12.5	16.2
Площадь ИС (память), см2	1.3	2.0	3.2	5.0	7.0	10.0	14.0
Плотность дефектов, 1/см2	0.1	0.06	0.03	0.01	<0.01	<0.01	<0.01
Стоимость обра­ботки, USD/ см2	4.0	3.9	3.8	3.7	3.6	3.5	<3.5
Стоимость лито­графии, USD/см2	1.4	1.4	1.3	1.3	1.3	1.2	<1.2

Данные в таблице составлены на основе оценок Semiconductor Industry Association (USA)

См.: Solid State Technology, February, 1995 , p.57.

 

 

 

1.3. Интегральные схемы на кмдп

 

1.3.1. Кмдп – элемент микромощной микроэлектроники

 

КМДП – комплиментарные полевые транзисторы. «Комплиментарный» значит дополняющий. Из англо-русского словаря: “complementary” – дополняющий.

 

КМДП – основной элемент микромощной электроники. КМДП ИС – самые экономичные по расходу электроэнергии и (что особенно важно!) по тепловыделению в процессе работы. Поэтому КМДП ИС завоёвывают ведущее положение в цифровой электронике: с схемах оперативной памяти и в конструкциях процессоров как персональных компьютеров, так и больших ЭВМ.

 

 

Один элемент КМДП ИС образован двумя полевыми транзисторами: один с p- каналом, другой с n- каналом.

Инвертор на КМДП . Принципиальная схема.

 

Пусть V_вх = +V_пит (на входе логическая 1)

Тогда n – канал открыт, p – канал  закрыт

На выходе V_вых = 0 (на выходе логический 0)

Пусть V_вх  = 0 (на входе логический 0)

Тогда n – канал закрыт, р – канал открыт

На выходе V_вых = V_пит (на выходе логическая 1)

 

Рассмотрим идею конструктивного решения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отличительной особенностью КМДП является наличие кармана. Карман получается легированием исходного материала. Карман изолирован от пластины закрытым р-n переходом. Карман может быть общим для большого числа МДПТ.

Преимущество КМДП – наличие тока только в момент коммутации. В стационарном состоянии ток через ячейку не течет, т.к. один из транзисторов закрыт.

Ток покоя I_покой = 10^-9 - 10^-11 А

Ток коммутации :

U ~1 B, С = 1 пФ ∆t = 10^-10 с.

I _ком = 10^-2 А (короткий импульс)

 

Пусть средняя частота срабатывания данного транзистора 10 МГц Т = 10^-7 с

Средний ток :

Р_ср = 10^-5 Вт                Р = 10^-15 Дж

 

В электронных часах регистры на КМДП срабатывают крайне редко. Поэтому потребление тока оценивается в основном током покоя.

Пусть в ИС  n = 10⁴ транзисторов

I_ИС = I_покояn = 10^-6 А

Емкость батарейки Q = 0.1 Ачас

Время разряда:

 

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА – одно из величайших достижений техники XX века.