27. Үлкен интегралдық микросхемалар негізгі параметрлері және жалпы сипаттамасын түсіндіріңіз

Элементтер санының артуы мен функционалдық тығыздығының артуы жоғары көрсеткішті интеграциясы бар микросхеманы – үлкен интегралды схеманы (ҮИС) жасауға алып келеді, яғни комплексті интеграциялы ҮИС жасауға негіз бола отырып, микроэлектроника дамуындағы жаңа кезеңдерді сипаттайды.

ҮИС терминінің анықтамасы үш түрлі факторға сәйкес келеді: сандық, сапалық және технологиялық. Сандық фактор ҮИС элементтер санын, сапалық фактор ҮИС функционалды аталымын, технологиялық фактор ҮИС жасауға кететін шығындарды сипаттайды.

ҮИС - үш немесе төрт интеграциялы, бір немесе бірнеше функционалдық құрылымнан, яғни мың элементтен кем емес функционалдық өнімнен тұратын интегралды микросхема.

ҮИС құрылымдық технологиялық және схемотехникалық ерекшеліктерін сипаттайтын параметрлері: интеграция деңгейі, функционалдық қиындығы, интеграция тығыздығы, функционалды тығыздығы және аөпараттық қиындығы.

Интеграция деңгейі подложкадағы микросхеманы құратын элементтер санының ондық логарифмі арқылы анықталады. Ол жоғары деңгейлі интеграциялы ИМС жалпы сипаттамасы болып табылады және технологиялық дамуға байланысты подложкадағы элементтер санының өсуін сипаттайды.

Функционалды қиындық - микросхемадағы бір айнымалыға келетін түрлендірулердің орта мәні:

(1)

Мұндағы -ИМС біркаскадты логикалық элементтер саны, - i-інші каскад шығысындағы тараптардың саны, U-ИМС кірісіне берілген айнымалылар саны.

Интегралды тығыздық - ҮИС алатын әр бірлік көлемге сәйкес келетін элементтер саны.

(2)

Мұндағы N – ИМС жалпы элементтерінің саны, S – ҮИС алатын көлемі, k - интеграция деңгейі.

Функционалды тығыздық - бірлік көлемге сәйкес келетін бір айнымалыға түрлендірулер саны.

Г=F/S (3)

Ақпараттық тығыздық ҮИС бір айнымалыларға түрлендіруге сәкес келетін элементтердің орта мәні.

(4)

Сонымен қатар аталып өткен параметрлерден басқа, ИМС функционолдық және электрлік (статикалық және динамикалық) , аналогты параметрлермен сипатталады: жүктемелік қабілеті, қолданылатын қуаты, бөгеуге қарсылығы, жылдам қозғалғыштығы және т.б.

Бұл параметрлері бойынша ҮИС микроэлектроникалық қондырғы мен орта деңгейлі интеграциялы ИМС арасындағы орынды алады.

ҮИС тек микросхемадағы интеграция деңгейін арттырып қоймай, аз шығын жұмсай отырып, сапалы көрсеткіштер алуға және радиоэлектронды қондырғыға үлкен сенімділік береді. ҮИСда сенімділікті арттыру бір түйіндегі байланыстар санын кеміту, технологиялық процестер санын азайту нәтижесінде болады.

28. Үлкен интегралдық микросхемаларды қолдану және классификациясын түсіндіріңіз

ҮИС әртүрлі қасиеттері бойынша жіктеледі: өңделетін сигнал түріне, құрылымдық технологиялық орындалуына, қолдану аймағына байланысты және т.б.

Қазіргі таңда қолданатын ҮИС схемотехникалық бағыты және құрылымдық технологиялық әдістерге сәйкес келетін жалпы классификациясы 1-суретте көрсетілген.

1-cурет.Схемотехникалық және құрылымды технологиылық әдіс бойынша дайындалған

ҮИС классификациясы.

Өңделіп жатқан ақпарат түріне байланысты ҮИС сандық және аналогты болып бөлінеді. Сандық ҮИС дискретті ақпараттарды өңдейтін қондырғыларға арналған. Оларға шалаөткізгішті сақтау қондырғылары, көп разрядты регистрлар, санағыштар, сумматорлар мен басқа да сандық блоктар жатады. Аналогты ҮИС мысалы ретінде кернеу түрленгіштері код және код кернеулері, байланыс қондырғыларының блогы (жоғары және аралық жиілік тракты, сигнал өңдеушілер, радиоқондырғылардың көпкаскадты схемалары және т.б.) айтуға болады.

Құрылымдық технологиялық қасиеті бойынша ҮИС шалаөткізгішті және гибридті болып бөлінеді. Бұл ҮИС әрқайсысының бөлек кристалдарының санына, қолданатын активті элементтердің түріне, кристалдардың байланыстары мен монтажын орындау әдісіне байланысты көптеген түрлерге бөлуге болады.

Шалаөткізгішті ҮИС жасауда биполяр транзисторлы құрылымды немесе МДШ транзистор матрицасы ретіндегі базалық кристалдар қолданылуы мүмкін. Осындай ҮИСда фотошаблондарды да машиналық әдіспен жобалап дайындайды.

Қолдану деңгейіне байланысты ҮИС ортақ немесе жеке қолданысқа арналған болып бөлінеді. Ортақ қолданыстағы сандық ҮИС мысалына әртүрлі шалаөткізгішті сақтау құрылғылары, регистрлері, дешифраторлар, жеке қолданыстағы жүйелерді жатқызамыз. Ортақ қолданыстағы аналогты ҮИС – бұл кернеулердің кодқа, жоғары деңгейлі прецизионды операциялық күшейткіштерге, жоғары сапалы дыбыс жаңғырту күшейткіштеріне, АЖЖ (СВЧ) фазалық антенналық торлар мен басқа да жүйе модульдеріне өзара түрлену жүйесі. Жеке қолданыстағы аналогты ҮИСға радиоқабылдағыш және радиотаратқыш қондырғылардағы белгіленген жиіліктегі күшейткіш тракттары, берілген генератор немесе сыртқы тактілік жиілікте анықталатын рет бойынша алынған жиілікті құрушылар және т.б. жатады.

Әртүрлі қолдану аймағына байланысты ҮИС сипаттайтын арнайы терминдер бар. Олардың негізгілеріне анықтама беріп кетейік.

Сәйкестендірілген (унифицированный) ҮИС - бұл ақпаратты өңдеудің әртүрлі жолдарын құра алатын ҮИС.

Тапсырысты (заказная) ҮИС - бұл тек бір өнімнен құрылатын немесе ақпарат өңдеудің тар бөлімі қолданатын ҮИС.

Жинақтама (комплект) ҮИС - бұл бір немесе бірнеше сериялы құрылымдық-техникалық орындалуға сәйкес және электронды қондырғының құрылысында бірігіп қолдануға арналған ҮИС типтерінің жинағы. ҮИС жинақтамасы базалы, унификацияланған, тапсырысты және бүтін құрамды бола алады. архитектуралы-үйлесімді қондырғыларды өңдейтін ақпараттарды алуға мүмкіндік беретін ҮИС жинақтамалары - ҮИС жинақтамалар жанұясын құрайды.