12. Интегральные схемы. Классификация. Условные обозначения. Область применения.

Интегральные микросхемы представляют собой микроэлектронные приборы, состоящие из активных элементов (транзисторов, диодов) и пассивных элементов (в основном резисторов). Микросхемы классифицируются по технологическим принципам их изготовления и их функциональному назначению.

В производстве интегральных микросхем для бытовой радиоаппаратуры в настоящее время используются следующие методы электронной технологии: полупроводниковая и гибридная. Последняя включает в себя технологию тонких и толстых пленок.

Гибридные методы изготовления микросхем основываются на сочетании тонкопленочной или толстопленочной пассивной схемы с навесными бескорпусными полупроводниковыми приборами.

В полупроводниковых микросхемах все элементы (как активные, так и пассивные) формируются в полупроводниковом материале методом диффузии различных примесей.

Гибридные микросхемы являются как бы переходным вариантом между схемами, выполненными на дискретных элементах, и полностью полупроводниковыми интегральными микросхемами, имеющими высокую степень интеграции, т. е. многофункциональность.

Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры разрабатываются обычно в виде серий, позволяющих создать отдельный тракт или законченное радиоэлектронное устройство. Все микросхемы серии имеют одинаковую конструкцию и технологию изготовления. Они согласованы по напряжению питания, входным и выходным сопротивлениям и уровням сигналов. Условное обозначение серии микросхем состоит из трех элементов: первый — буква, для аппаратуры широкого применения используется буква К; следующая за буквой цифра обозначает технологию изготовления: 1, 5, 7 — полупроводниковая, 2, 4, 6, 8 —гибридная, последние две цифры — порядковый номер данной серии. Для бытовой радио­аппаратуры выпускаются две серии гибридных интегральных микросхем, изготавливаемых по различным технологиям: микросхемы серии К224 — на основе толстопленочной технологии; микросхемы серии К237 — на основе тонкопленочной технологии. Из полупроводниковых микросхем для бытовой аппаратуры используются серии К157 и К174.

Условное обозначение интегральных микросхем, разработанных до 1974 г., в общем случае состоит из четырех элементов: первая буква и первые три цифры обозначают серию микросхем; две буквы после первой цифры указывают функциональное назначение (класс и группу). Функциональные классы обозначаются буквами: усилители—У, генераторы — Г, преобразователи — П, детекторы — Д, многофункциональные схемы — Ж. Сочетание классов и групп обозначается буквами: усилители синусоидальных сигналов — УС, усилители постоянного тока — УТ, генераторы синусоидальных колебаний ГС, преобразователи напряжения — ПН, многофункциональные схемы аналоговые — ЖА и т. п. Четвертая цифра в обозначении микросхемы указывает на номер микросхемы в своей функциональной группе или порядковый номер разработки.

Последняя буква в обозначении микросхемы маркирует микросхемы по значению величин отдельных параметров, их разбросу, предельным и эксплуатационным режимам и другим признакам, различие которых вызывается неизбежными отклонениями технологического процесса производства от некоторого среднего уровня. Буква в обозначении микросхемы может отсутствовать или заменена цветной точкой на корпусе.

Обозначение микросхемы наносится на ее корпус, на котором имеется также ключ или специальная метка, относительно которых производится нумерация выводов.

Примеры обозначения микросхем. Полупроводниковая интегральная микросхема К1УС744 А, Б (рис. 1) для широкого применения представляет собой усилитель синусоидальных сигналов (например, УНЧ радиоприемника «Вега-404») серии К174, порядковый номер разработки — четвертый. Микросхемы делятся на две подгруппы по значениям электрических параметров (по максимальной выходной мощности).

Гибридная интегральная микросхема К2УС245 (рис.1) выполнена по толстопленочной технологии для широкого применения и представляет собой синусоидальный усилитель (например, предварительный усилитель низкой частоты переносных радиоприемников III класса типа «0рион-301») серии К224, порядковый номер микросхемы в своей функциональной группе — пятый.

Классификация

Степень интеграции

В СССР были предложены следующие названия микросхем в зависимости от степени интеграции, разная для цифровых и аналоговых микросхем (указано количество элементов для цифровых схем):

малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле,

средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле,

большая интегральная схема (БИС) — до 10000 элементов в кристалле,

сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — до 1 миллиона элементов в кристалле,

ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — до 1 миллиарда элементов в кристалле,

гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 миллиарда элементов в кристалле.

В настоящее время название УБИС и ГБИС практически не используется (например, последние версии процессоров Itanium, 9300 Tukwila, содержат два миллиарда транзисторов), и все схемы с числом элементов, превышающим 10 000, относят к классу СБИС, считая УБИС его подклассом.