§1.4 Интегралды микросхемалардың классификациясы және микроэлектрониканың өнімі (изделие)

Қазіргі микроэлектрониканың негізгі мәселесі интегралды микросхеманың базасында жоғарысенімді азгабаритті радиоэлектронды аппаратураны (РЭА) құру болып табылады. Мұндай РЭА өңдеу оның барлық элементтерінің комплексті ықшамдығын қарастырады, яғни аппаратурада интегралды микросхемадан, азгабаритті детальдан, жалғасқан элементтерден, қорек көзінен және басқа радиокомпоненттерден басқасын қолдану.

Осыған байланысты барлық микроэлектронды өнімдерді үш топқа бөледі (1.9 сурет):

Интегралды микросхемалар;

Функционалды құрылғылар және микросхемалар;

Құрылымды – қосымша өнім (изделия);

Интегралды микросхемалар микроэлектрониканың элементті базасы болып саналады, басым көпшілік аппаратуралық функцияларды жүзеге асыруға арналған. Олардың элементтері кәдімгі ұқсас радиожабдықтар және құрылғылар, жалпы подложканың сыртында немесе ішінен орындалған және біріккен, өз араларында электрлі жалғасқан және жалпы корпуста жасалған. Элементтердің бөлігін немесе барлығын межэлементті жалғасу және элементтерді дайындауда бірыңғай технологиялық процессте топтық әдістерді қолданумен құрылады.

Қазіргі уақытта көп санды әр түрлі функционалды белгілеу бойынша,есептегіш және радиолокационды техниканың және т.б. байланыстар, құрылғы және автоматиканың жүйесі құрылуы мүмкін,интегралды микросхемалар (мультивибраторлар, триггерлер, логикалық схемалар, күшейткіштер, дешифраторлар, араластырғыштар, шектегіштер, микропроцессорлар және т.б.) өңделді.

1.9 Сурет. Микроэлемктрониканың негізгі өнімдері (изделия)

Микропроцессорлар кең таралған. Микропроцессорлар, жартылай өткізгішті микросхеманың бір немесе бірнеше кристаллдарында орындалған, кәдімгі ЭВМ процессор болып табылады.Микропроцессорлар ЭВМ – нің жаңа класының, микро – ЭВМ деп аталатын,маңызды функцияналды бөліктеріне қызмет етеді. Олар әдетте біріктірудің жоғарғы дәрежесіне ие болады және үлкен немесе аса үлкен интегралды схемаларды көрсетеді (представляют собой).

Аппаратураның шағындығының деңгейін жоғарылату үшін микросборкалар және микроблоктар қолданылады.

Микросборка – бұл интегралды микросхемалардан (корпусты және корпуссыз) және элементтерден, компоненттерден, басқа да электрорадиоэлементтерден тұратын және белгілі функцияны орындайтын микроэлектронды өнім. Микросборка өзінің корпусына ие болуы да болмауы да мүмкін.

Микроблок – бұл микросборкадан басқа интегралды микросхемалары және компоненттері бар, микроэлектронды өнім.

Функционалды құрылғылар және микросхемалар конденсаторлардың, резисторлардың, диодтардың және транзисторлардың физикалық ұқсастықтарына ие болмайды. Осы құрылғыларда (оптоэлектронды, ионды, жылулы, акустикалық және т.б.) заттардың әр түрлі қасиетін қолданады: жартылай өткізгішті қатты денелерде оптикалық құбылыс, сұйық электролиттерде электролиз, механикалық тербеліс, жылудың таралуы, Холл эффектісі, диэлектриктердегі құбылыс, қатты денелердің магнитті қасиеті, Ганна эффектісі және т.б. Бұл микроэлектронды функционалды құрылғылардың қатарын –оптрондар, электрохимиялық интеграторлар, Ганна генераторлар, акустика–электрлік жартылай өткізгішті сызықты кідіру (линии задержки), құруға мүмкіндік береді.

Құрылымды – қосымша өнім (изделия) құрылғы немесе блоктарда микросхеманы құрастыру және монтаждау үшін арналған. Оларға көпқабатты баспалы платалар, иілгіш кабелдер, микроажыратқыштар, микроқосқыштар, кнопкалар, индикаторлар, конструкцияның элементтері және т.б. жатады. Бұл өнімдер өзінің құрылымдық сипаттамасы және сенімділігі нитегралды микросхемаларға және функционалды құрылғыларға жақын болуы тиіс. Сондықтан олардың жүзеге асуы үшін, егер мүмкін болса, микроэлектрониканың технологиялық және құрылымдық әдісін қолданады.

Микроэлектрониканың барлық өнімдерінен интегралды микросхемалар көбірек таралған. Тап осылар микроэлектрониканың қазіргі дамуының деңгейін сипаттайды. Интегралды микросхеманы дайындау техникасы , алдындағы сияқты жартылай өткізгішті өндірісте қолданатын және пленкалы жабуды алу кезіндетоптық технологиялық әдістерді жинақтауға негізделген.

Бұл интегралды микросхеманы құрудағы екі негізгі бағытты анықтады: жартылай өткізгішті және пленкалы. Бірақ жартылай өткізгішті және пленкалы технологияың бар болуы, оларды комбинирлеу мүмкіндігі интегралды микросхемаларды классификациялауға мүмкін, өзіндік бағыттың жаңа қатарын белгілеуге мүмкіндік береді.

Интегралды микросхемаларды классификациялау үшін әр түрлі белгілерді қолдануға болады: біріктіру дәрежесі, функцияны орындайтын, активті элементтердің жұмысыныңфизикалық принципі, жылдамәрекет, аппаратурада пайдаланатын, қолданатын қуат және т.б.Құрылымды – технологиялық белгісі бойынша классификациясы көбірек таралған, дегенмен микросхеманың атауында оның құрылысы және дайындау технологиясы туралы жалпы ақпарат бар.

Интегралды микросхеманың негізгі белгілердің бірі біріктіру дәрежесі болып табылады. ( )

Интегралды микросхеманың маңызды құрылымдық белгісі подложканың түрі (тип) болып саналады. Осы белгімен барлық интегралды микросхемаларды активті және пассивті подложкалармен ИМС – ға ажыратады. Бірінші классқа подложканың өзінің ішінде орындалатынэлементтердің бөлігі және барлығы, жартылай өткізгішті материалдан жасалған пластинканы көрсететін микросхемалар қатысты, ал екіншісіне – подложканың бетінде орнатылған элементтер, диэлектрикалық материалдан орындалған микросхемалар. Подложканың түрі интегралды микросхемаларды дайындау технологиясымен анықталады. Жартылай өткізгішті интегралды микросхемалар үшін активті және пассивті, пленкалы және гибридті үшін пассивті, БИС – активті және пассивті, СВЧ және пьезокерамикалық схемалар үшін – пассивтіподложкалар қолданады.

1.10 суретте құрылымды – технологиялық белгісінің негізі және негізгі элементтердің жұмысының физикалық принципі бойынша интегралды микросхеманың классификациясы көрсетілген.

Интегралды микросхеманың кез келген түрі үшін негізгі және қиынырақ элементтер, физикалық принципі бойынша биполярлы және униполярлыға (МДП структуры) бөлінетін, транзисторлар болып табылады. Гибридті интегралды микросхемаларда планарлы – эпитаксиалды технология, диодтар, корпуссыз микросхемалар («чипы») бойынша кремниидің негізінде дайындалған,корпуссыз дискретті биполярлы транзисторлар қолданады.

Жартылай өткізгішті интегралды микросхемаларда планарлы технология бойынша негізгі түрде дайындалатын, биполярлы және МДП транзисторлар қолданылады.

Барлық интегралды микросхемалар оларды сыртқы әсерден қорғау мақсатымен герметизацияны кездестіреді.Құрылымды– технологиялық белгісі бойынша интегралды микросхемалардың герметизациясынкорпусты және корпуссызға бөледі. Біріншісі үшін арнайы корпустарда вакуумды герметизациямен немесе пластмассаға опрессовка,екішісі үшін – эпоксидті немесе басқа лакаларменжабумен сипатталады.

Функционалды белгісі бойынша сандық, аналогтық (линейные) және аналогты – сандық интегралды микросхемаларды, ал аппаратурада қолдануы бойынша – кең және арнайы қолданумен өнімдердіажыратады.