35. Простые и сложные ис. Степень интеграции ис. Классификация ис

Сложность ИС

В настоящее время стандартизованы количественные и качественные меры определения сложности ИС. Количественный фактор соответствует порядку числа элементов на кристалле ИС или в, ее корпусе.

В ГОСТ 17021—75 определен термин степень интеграции интегральной схемы как показатель степени сложности ИС, характеризуемый числом содержащихся в ней элементов и компонентов, причем степень интеграции определяется формулой К = = lgN, где К — коэффициент, округляемый до ближайшего большего целого числа, а N — число элементов и компонентов, входящих в ИС. В соответствии с этой формулой ИС первой степени интеграции называется микросхема, содержащая до 10 элементов « компонентов включительно, ИС второй степени интеграции содержит от 11 до 100 элементов и компонентов. Соответственно ИС, имеющую в своем составе от 101 до 1000 элементов и компонентов, следует называть ИС третьей степени интеграции. Аналогично ИС, имеющие число элементов и компонентов от 1001 до 10 000 или от 10 001 до 100 000, — это ИС четвертой и пятой степеней интеграции. Практически сейчас реальны даже ИС шестой степени интеграции. Кроме того, имеют место количественные оценки понятий сложности ИС: малая, средняя, большая, сверхбольшая. Эти определения зависят от числа элементов и компонентов, технологии изготовления и функционального назначения ИС и могут изменяться.

Нетрудно отметить, что аналоговые БИС насыщены элементами во много раз меньше, чем цифровые БИС (особенно униполярные).

Особо следует сказать о том, что сверхскоростной интегральной микросхемой (ССИС) названа микросхема, имеющая время установления для цифровых сигналов 2,5 нс/ЛЭ (ЛЭ — логический элемент) или нижнюю границу рабочего диапазона частот не менее 300 МГц. Кроме того, как при построении РЭА, так и при выборе ее элементной базы большое значение имеет так называемая плотность упаковки элементов. Под плотностью упаковки понимается отношение числа элементов и компонентов ИС к ее объему (без учета объема выводов).

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.

Степень интеграции ИС определяется числом элементов, входящих в состав одного изделия, и определяется как К=lg(N),

где N — число эквивалентных элементов.

Классификация интегральных схем

По принципу действия все ИС делятся на логические (цифровые) и аналоговые (линейно-импульсные).

Логические ИС характеризуются:

временем срабатывания;

потребляемой мощностью;

уровнем входных и выходных напряжений;

значением напряжения помех и др.

Аналоговые ИС характеризуются:

коэффициентом передачи или усиления;

входным и выходным сопротивлением;

уровнем нелинейных искажений;

выходной мощностью;

полосой частот и др.

По конструктивно-технологическому исполнению ИС подразделяются на группы, которым присвоены следующие обозначения (ГОСТ 18682-73 и ОСТ 11013.915-80):

1, 5, 6, 7 — полупроводниковые;

2, 4, 8 — гибридные;

3 — прочие (пленочные, вакуумные, керамические и т.д.).

Различают интегральные схемы:

МИС - малой степени интеграции (К = 1, 2);

СИС - средней степени интеграции (К = 3, 4);

СБИС - сверхбольшой степени интеграции (К = 5, 6, 7);

УБИС - ультрабольшой степени интеграции (К > 7).

По конструктивному исполнению ИС бывают:

корпусные (корпусированные);

бескорпусные

По функциональному назначению ИС согласно ГОСТ 18325-73 подразделяются по подгруппам и видам, например.