Классификация интегральных схем

Плёночные

Полупроводниковые

Дискретные пассивные элементы

Совмещенные

Монолитные

Гибридные

Гибридные схемы

Пассивные элементы

По функциональному назначению ИМС подразделяются на аналоговые и цифровые.

Если микросхема предназначена для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретных функций , то она называется цифровой (логической). К аналоговым относятся микросхемы, предназначенные для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. В частном случае аналоговые микросхемы для преобразования и обработки сигналов, изменяющегося линейно, называют линейными.

По функциональному назначению ИМС подразделяются на подгруппы и виды. Например: подгруппа – логические элементы Наиболее характерный признак подгруппы и вида включается в условное обозначение ИМС.

В зависимости от назначения производятся ИМС широкого применения, представляющие собой различные

• логические элементы , вид – элемент «И-ИЛИ»;

• подгруппа – триггеры, вид – типа j-K.

• переключатели,

• линейные схемы и

• т.д., обладающие определённой универсальностью, и

ИМС специального назначения, представляющие собой отдельные устройства РЭА и предназначенные для конкретных видов в РЭА

Условное обозначение ИМС состоит из четырех элементов: Х ХХХ ХХ Х

Первый элемент - цифра, соответствующая классификации по конструктивно-технологическим признакам: полупроводниковые-1, 5, 7; гибридные - 2, 4, 6; прочие (пленочные, керамические, вакуумные) - 3.

Второй элемент - две (три) цифры, присвоенные данной серии ИМС как порядковый номер разработки серии. Таким образом, первые два элемента в виде набора трех (четырех) цифр составляют полный номер серии ИМС.

Третий элемент - две буквы, обозначающие подгруппу и вид ИМС - функциональное назначение ИМС .

Четвертый элемент - порядковый номер разработки конкретной ИМС в данной серии, в которой может быть несколько одинаковых по функциональным признакам ИМС.

Первый и второй элементы вместе - серия ИМС.

Показатель сложности микросхемы является степень интеграции K, которая характеризует число содержащихся в ней элементов и компонентов N:

()

где ^ K округляется до ближайшего большего целого числа.

По степени интеграции микросхемы делятся на:

малые интегральные схемы (МИС) – это схемы 1…2 степени интеграции, в состав которых входят один или несколько видов функциональных аналоговых или логических элементов (логические элементы И, ИЛИ, НЕ, триггеры, усилители, фильтры и т.д.);

средние интегральные схемы (СИС) – схемы 2…3 степени интеграции, в состав которых входят один или несколько одинаковых функциональных узлов электронных устройств (регистр, дешифратор, счетчик, постоянно запоминающие устройство);

большие интегральные схемы (БИС) схемы 3…4 степени интеграции, в состав которых входят один или несколько функциональных устройств (арифметико–логическое устройство, оперативное запоминающие устройство и т.д.)

сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) – это интегральные схемы 5…7 степени интеграции, представляющие собой законченные микроэлектронные изделия, способные выполнять функции аппаратуры (однокристальные ЭВМ, микропроцессоры).

Табл. 1.Классификация полупроводниковых микросхем по уровню интеграции

Уровень  интеграции	число элементов и компонентов в одной микросхеме
	Цифровые микросхемы		Аналоговые микросхемы
	на МДП транзисторах	на биполярных транзисторах
МИС	100	100	30
СИС	100…1000	100…500	30…100
БИС	1000…10 000	500…2000	100…300
СБИС	10 000	2000	300

Наибольшей степенью интеграции обладают

1. полупроводниковые микросхемы, затем

2. тонкопленочные и, наконец

3. толстопленочные и

4. гибридными.

Классификация полупроводниковых микросхем по уровню интеграции представлена в табл. 1. 

Логические микросхемы на основе биполярных транзисторов по схемотехническому и конструктивно–технологическому исполнению разделяют на типы:

– резистороно–транзисторная логика (РТЛ) и ее модификация (с непосредственной связью, с емкостной связью и т.д.);

– транзисторно–транзисторная логика (ТТЛ) и ее модификация ( ТТЛ с диодами Шотки (ТТЛШ));

– эмиттерно–связанная логика (ЭСЛ);

– интегральная инжекционная логика (И²Л);

– инжекционно–полевая логика (ИПЛ).

Логические микросхемы на МДП транзисторах подразделяются на:

–p–канальные (p–МДП);

–n–канальные (n–МДП);

– комплементарные на взаимодополняющих p– и n–канальных транзисторах (КМДП).

В настоящее время промышленность выпускает множество серий интегральных микросхем. Каждая из этих серий характеризуется следующими параметрами:

• быстродействие (задержка переключения);

• потребляемая мощность,

• произведение мощности на время задержки,

• запас помехоустойчивости,

• коэффициент разветвления по выходу,

• требования к напряжению питания,

• диапазон рабочих температур,

• плотность размещения элементов на кристалле,

• степень интеграции,

• стоимость и др.

Сведения об этих характеристиках приведены в табл. 2.

Табл. 2. Значение рабочих параметров элементов цифровых микросхем

Параметр	Биполярные					МДП
	ТТЛ	ТТЛШ	ЭСЛ	И2Л	p-МДП		n-МДП	КМДП
СДиапазон рабочих температур для общепромышленных серий,	0…70	0…70	0…75	0…70	0…70		0…70	–40… 85
Напряжение питания для общепромышленных серий, В	5	5	–5,2	1,5	–10		5	3…15
Запас помехоустойчивости (наихудший), В	0,5	0,3	0,17	0,1	Зависит от процесса производства			0,3U
Коэффициент разветвления по выходу	10	10	25	1	20		25	50
Потребляемая мощность на логический элемент, мВт	10	20	25…50	50 мкВт	0,5		0,1… 1,0	50 нВт, статическая, зависит от частоты
Задержка переключения на логический элемент, нс	10	3	0,5… 2,0	10	100		1…10	10…50
Произведение мощность–задержка, пДж	100	60	25	0,5	50		0,7… 10	Зависит от частоты
Интегральная плотность логических элементов, мм2	15	15	15	100	100		150	70
Число ЭРЭ в логическом элементе на два выхода	9…12	14	10…12	3…4	3		3	4