5.3 Үис қарапайым базасы
ҮИС бірінші кезеңдерінде базалық элементтер ретінде ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ,ЖӘНЕ-ЕМЕС,НЕМЕСЕ-ЕМЕС т.б. логикалық функцияларды орындайтын схемаларды қолданады.
Құрұлымды топологиялық қатыста бұндай элементтер функционалдық схемаға біріккен және жеке изоляцияланған бөліктерде орналасқан шалаөткізгішті кристалында құрылған активті және пассивті элементтер болып табылады. Негізгі логикалық функцияларды орындайтын типті элементтер алтыншы бөлімде қарастырылған. Бұндай элементтерде схематехникалық және құрылымды топологиялық шешімдер өзара нашар байланысқан.
ҮИС жасаудың негізінде бұл контактілер саны көп болуына, металлизация бейнесінің күрделі болуына, алатын көлемінің аз болуына алып келеді. Бұл кемшіліктер интеграция деңгейінің артуын ұстап тұрады.
Технология деңгейінің өсуі базалық элемент жасаудағы схематехникалық және құрылымды топологиялық шешімдерді үйлестіруге мүмкіндік береді. Бұл функционалды интеграцияланған элементтерді ойлап табуға алып келді. Онда функционалады тәуелсіз элементтер бір құрылымдық бөлікте біріккен. ҮИС құрғанда функционалды интеграцияланған элементтерді қолданған әр жеке элементтің және ҮИС алатын көлемінің азаюынан интеграция деңгейі өсуіне әсер етеді.
Функционалды интеграцияланған элементтерді жасауда логикалық схемалар мен ақпарат сақтайтын схемалар үшін биполяр транзисторлы құрылым көп сұранысқа ие
Функционалды интеграцияланған элементтерге екі қасиет тән:
Элемент интеграциясына неізделген фунцияналды интеграцияның болуы;
Элементке энергияның өтуі үшін қорек тізбегінің орналасуы.
Интеграция әдісіне байланысты функцияналды интеграцияланған элементтерді үш топқа бөлуге болады:
Пассивті элементтердің транзистор облысымен базалық немесе коллекторлық бірігуі;
Вертикалды құрамды активті элементтердің(диот және транзистор)әр түрлі жұмыс облысының бірігуі;
Әр түрлі транзисторлар облыстарының бірігуі, мысалы вертикал немесе горизонтал құрамды n-p-n немесе p-n-p типті.
Функционалды интеграцияланған элементтерде қорек тізбегінің жақсаруы дәстүрлі резесивті қорек тізбегінің жаңасына ауысуына алып келді. Диоды бар қорек тізбегі, транзисторлы қорек тізбегі және инжекциялы қорек тізбегі кеңінен таралды. Инжекциялы қорек тізбегі бар функционалды интеграцияланған элементтер ҮИС құруда ыңғайлы.
5.1-кесте. Әртүрлі элементтен жасалған бір логикалық ұяшық үшін салыстырмалы мәліметтері.
5.1 кестеде биполяр транзисторларда, МДШ транзисторларда және инжекциялық қорегі бар транзисторларда құрылған логикалық схемалардың құрылымдық қасиеттері бойынша салыстырмалы мәндері келтірілген. Сараптамада инжекциялы қоректі логикалық және сақтау ұяшықтар кристалда МДШ транзисторлардағыдай көлемді алатынын көрсетеді, яғни онда қарапайым биполяр схемаларға қарағанда бір-екі ретке кіші. Көлемінің аз ғана болуы тек элементтер санының азаюы мен жоғары омды резисторларды жоюмен ғана емес, сонымен қоса изоляциялау облысы ның көп бөлігінің жойылуымен сәйкес келеді.
Жеке резисторлар ұяшықтары бір бірінен изоляцияланбайды, оған бірнеше ұяшығы бар үлкен функционалды түйіндердің изоляциясы керек. Мысалы оперативті сақтау құрылғысында бір сөздің барлық разрядтары. Ұяшықтар көлемінің кішіреюі сандық ҮИС шығысындағы процентінің көбеюіне әкелуі керек.
МДШ транзисторлардағы функционолды интеграцияланған элементтерді алатын болсақ, олардың орындалуы үшін әртүрлі МДШ құрылым схемалары және Шотки барьерлері, инжекциялық өрістік логика схемаларын құруы мүмкін.
ҮИС топологиясын жобалауда базалық ҮИС ретінде функционалды интеграцияланған элементтерді қолданатынын ескеру керек.
Базалық элементті электрлік, құрылымдық топологиялық, техникалық және логикалық сипаттамаларына сәйкес бағаны логикалық моделирование әдісі арқылы береді. Ол ЭВМ көмегімен жүзеге асады. Ол үшін базалық элементтер жөніндегі ақпаратты ЭВМ жадының кітапханасына кірізеді, ал ҮИС сипаттау үшін олардың нақты сипаттамалары беріледі, яғни пайдаланылатын қуаты, жылдам қозғалғыштығы, актив және пассив элементтерінің саны, логикалық байланыстар саны, қажетті изоляцияланған облыстар саны т.б.
Моделяциялау программалары ҮИС сипаттамаларын кез келген базалық элементтерді қолдануын бағалауға және сипаттамалардың реттік мәндерін салыстыру арқылы базалық элементтер қолайлы типін таңдауға мүмкіндік береді.