39 .Үлкен интегралдық микросхемаларды жобалаудың негізгі мәселелері және кедергілерін түсіндіріңіз

ҮИС дайындаудың ерекшкліктері оның жобалану процесіне белгілі бір шектеулер қояды. Осылай ҮИС жылдамқозғалғыш элементтері орамының жоғары тығыздығы қорек көзіндегі қуатты есептеуді және көпдеңгейлі развдка жасауды қиындатады. Мысалы, егер ҮИС әрқайсысы қуаты 50 мВт болатын, 150 жылдамқозғалғыш ИМСдан тұратын болса, онда толық схемаға 2,5 А ток жүргізу керек, ол пленкалы өткізгіштердің аз геометриясында үлкен қиындықтар туындатады. Схемалардың жылдамқозғалғыштығы мен орналасуының үлкен тығыздығынан ондағы ток ауыстыру жылдамдығы dI/dt~(10÷20)10⁶ А/с береді, оның әсерінен монтаждағы ескерілмейтін индуктивтіліктер қорек кернеуінің ауытқуына алып келеді.

Көпқабатты стуктура бойынша ұзақтығы наносекундты фронттар сигнал жіберуі паразитті байланыстар мен шуларды азайту мәселесімен байланысты. Бұл факторларды көпқабатты разводканы жасауда берілген жылдамқозғалғыштық пен бөгеуге қарсылықты қамтамасыз ету үшін ескеру керек.

Бұдан басқа негізгі мәселе – жылуға қарсылығы. Орам тығыздығының артуы салыстырмалы қуаттың артуына ( 20Вт/см³ дейін) алып келеді, әсіресе, жылдамқозғалғышты ҮИСда. Мұндай қуатқа қарсы арнайы салқындатқышты корпусты құрылымды жасауды талап етеді.

Жылу алу мәселесі ҮИСға жоғары сенімділікті қамтамасыз етумен байланысты. ҮИС сенімділігін белгілі бір интеграция дәрежесі өскендегі деңгейін ұстап тұру - қиын мәселе. Мысалы, егер ҮИС 1000 элементтен тұрса, онда интенсивтілік алу үшін әр элементтің сенімділігі әлдеқайда жоғары болу керек .

Интеграция дәрежесінің өсуіне байланысты ҮИС орындалатын функциялар күрделенеді. Оның салдарынан жұмыс істеу қабілеттілігі мен ҮИС тәжірбиелер жасауын бақылау қиынға түседі. Сондықтан көптеген бақылау тестері бар күрделі автоматты қондырғыны дайындауға алып келеді.

Жарамды құрылымдарының шығысы ҮИС жасауда едәуір шектеулер қояды. Технологиялық процесс сапасына талапты келесідей алуға болатыны белгілі:

P_ҮИС=exp(-BdS) (5.5)

Мұндағы P _ҮИС - ҮИС жарамды шығыстарының проценті; B - зақымдану (поражаемость) коэффициенті; d - дефект тығыздығы; S -ҮИС алатын ауданы

40 .Интегралдық микросхемалардың схематехникалық ерекшеліктерін түсіндіріңіз

Құрылымдық технологиялық ерекшеліктері мен схемотехникалық шешімдеріне қарамастан, барлық ИМС өңделетін ақпарат түріне қарай сандық және аналогты болып бөленеді.

Сандық ИМС дискретті функция заңы бойынша өзгеретін сигналдары өңдеуге және түрлендіруге арналған. Логикалық микросхема сандық ИМС бір бөлігі болып келеді. Сандық ИМС екі тұрақты қалпы бар элементтер мен құрылымдарды қолдануға негізделген және дискретті автоматика, есептеуіш техника, кейінгі кезде байланыс техникасында қолданылады. Сандық ИМС бипояр транзисторларда да, МДШ транзисторларда да жасалады.

Аналогты ИМС үздіксіз функция заңы бойынша өзгеретін сигналдарды өңдеуге және түрлендіруге арналған. Олар үздіксіз қозғалатын құрылғыларда (радиолокациялық техника, АЖЖ техника, қабылдау жіберу құрылғылары, байланыс техникасы және т.б.) қолданылады және бипояр, МДШ транзисторларда жасалады.

Сандық ИМС негізінде қарапайым транзисторлық кілттер, яғни электромеханикалық контактілер аналогы жатыр. Кілттер екі түрақты күй бойынша сипатталады: алшақ тұрған (разомкнутый) және тұйықталған (замкнутый).

Сандық және аналогты ИМС ерекшеліктерін қосымша сипаттамалары қарастыруға болады, мысалы кернеу (6.1-сурет). Суретте 1 санымен - инверттеуші схемалар сипаттамалары белгіленген, ал 2 санымен - инверттемейтін схемалар сипаттамалары. Бұл сипаттамалар қарапайым кілтке де, қарапайым күшейткіш каскадтарға да тән, бірақ олардың схеманың әр түрінде қолдануы өзгеше.

6.1-сурет. Электронды схемалардың кернеулік қосымша сипаттамалары.

Транзисторлық кілтте оның екі тұрақты күйі (ашық және жабық) 6.1-суреттегі А және В нүктелеріне сәйкес келеді. А нүктесінде кілт ашық және оған үлкен кернеу түседі, ал В нүктесінде кілт жабық және оған түсетін кернеу нөлге жақын. Кілттегі кіріс және шығыс сигналдар (кернеулер) екі мән ғана қабылдайды: U_вхА, U_выхА немесе U_вхВ, U_выхВ.