34. Основные определения (терминология) в интегральной схемотехнике. Интегральные микросхемы, элементы, компоненты. Элементы конструкции.

Термины и определения

Полупроводниковая интегральная микросхема - микросхема, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в объеме и на поверхности полупроводника.

Полупроводниковая пластина - заготовка из полупроводникового материала, используемая для изготовления полупроводниковых ИМС.

Кристалл интегральной микросхемы - часть полупроводниковой пластины, в объеме и на поверхности которой сформированы элементы полупроводниковой микросхемы, межэлементные соединения и контактные площадки.

Элемент интегральной микросхемы - часть микросхемы, реализующая функцию какого-либо электрорадиоэлемента, которая выполнена нераздельно от кристалла и не может быть выделена как самостоятельное изделие. К электрорадиоэлементам относят резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы и т. д.

Для характеристики сложности микросхем используют два параметра: степень интеграции и плотность упаковки.

Степень интеграции К определяют по формуле:

К = lg N, (1)

где: N - число элементов полупроводниковой ИМС.

Обычно величину К округляют до ближайшего целого числа по известному правилу.

По степени интеграции микросхемы разделяют на:

- малые интегральные схемы ( ИС ) — схемы со значением К от 1 до 2;

- большие интегральные схемы ( БИС ) — схемы со значением К от 3 до 4;

- сверхбольшие интегральные схемы ( СБИС ) — схемы со значением К от 5 и выше.

Плотность упаковки К определяют по формуле:

К = N / V [см-3 ] ; где V - объем микросхемы без учета выводов.

Элементы

Основным элементом аналоговых микросхем являются транзисторы (биполярные или полевые). Разница в технологии изготовления транзисторов существенно влияет на характеристики микросхем. Поэтому нередко в описании микросхемы указывают технологию изготовления, чтобы подчеркнуть тем самым общую характеристику свойств и возможностей микросхемы. В современных технологиях объединяют технологии биполярных и полевых транзисторов, чтобы добиться улучшения характеристик микросхем.

Микросхемы на униполярных (полевых) транзисторах — самые экономичные (по потреблению тока):

МОП-логика (металл-оксид-полупроводник логика) — микросхемы формируются из полевых транзисторов n-МОП или p-МОП типа;

КМОП-логика (комплементарная МОП-логика) — каждый логический элемент микросхемы состоит из пары взаимодополняющих (комплементарных) полевых транзисторов (n-МОП и p-МОП). Существует также смешанная технология BiCMOS.

Микросхемы на биполярных транзисторах:

РТЛ — резисторно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ);

ДТЛ — диодно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ);

ТТЛ — транзисторно-транзисторная логика — микросхемы сделаны из биполярных транзисторов с многоэмиттерными транзисторами на входе;

ТТЛШ — транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки — усовершенствованная ТТЛ, в которой используются биполярные транзисторы с эффектом Шоттки;

ЭСЛ — эмиттерно-связанная логика — на биполярных транзисторах, режим работы которых подобран так, чтобы они не входили в режим насыщения, — что существенно повышает быстродействие;

ИИЛ — интегрально-инжекционная логика.