Классификация, система обозначений

Микроэлектроника - это раздел электроники, охватывающий исследование и разработку качественно нового типа электронных приборов-интегральных микросхем и принципов их применения .

Интегральная микросхема, или просто интегральная схема ИС - есть микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию обработки информации, элементы которого и их соединения выполнены в едином технологическом цикле на единой подложке, и представляющее собой законченное конструктивно-целое устройство. Если в состав ИС входят однотипные компоненты (только диоды и т.п.), то её называют сборкой.

Компоненты, входящие в состав ИС, не могут быть выделены из неё в качестве самостоятельных изделий и называются интегральными элементами.

В основу классификации ИС положены конструктивно­технологический и функциональный признаки.

По первому признаку ИС подразделяются на следующие типы:

1. Полупроводниковые ИС - это ИС, элементы которой выполнены в поверхностном слое полупроводниковой подложки. Эти ИС составляют основу современной микроэлектроники.

2. Пленочная ИС - это ИС, элементы которой выполнены в виде разного рода пленок, нанесенных на поверхность диэлектрической подложки. В зависимости от толщины пленок различают тонкопленочные ИС(толщина пленок до 1-2 мкм) и толстопленочные ИС (толщина пленок от 10-20мкм и выше).Пленочные ИС содержат только пассивные компоненты.

3. Гибридная ИС - это ИС, которая представляет собой комбинацию пленочных пассивных компонентов и навесных активных элементов в дискретном исполнении.

4. Совмещенные ИС - это ИС, у которой активные элементы вы полнены в приповерхностном слое полупроводниковой подложки (как у полупроводниковых ИС), а пассивные компоненты нанесены в виде пленок на предварительно изолированную поверхность того же кристалла (как у пленочной ИС).

По второму признаку ИС подразделяются на аналоговые и цифровые. В соответствии с ГОСТами всё многообразие выпускаемых ИС делится по конструктивно-технологическому исполнению на три группы, которым присвоены следующие обозначения:

1, 5, 7} - полупроводниковые ИС;

2, 4, 6, 8 - гибридные ИС;

3 - прочие (пленочные, керамические, вакуумные).

По принятой схеме обозначения ИС состоят из 4-х элементов:

- первый элемент - это цифра, обозначающая группу ИС;

- второй элемент - три цифры (от 000 до 999)или две цифры (от 00 до 99), обозначающие порядковый номер разработки серии ИС;

- третий элемент - две буквы, обозначающие функциональную подгруппу в виде ИС (аналоговых или цифровых);

- четвертый элемент - порядковый номер разработки ИС по функциональному признаку в данной серии.

Первые два элемента обозначают серию ИС.

серия

1 31 ЛА 1

1-й эл. 2-й эл. 3-й эл. 4-й эл.

Расшифровка: полупроводниковая ИС 131-ой серии, цифровая - включает 2 логических элемента 4И -НЕ(ЛА1). 131 ЛАЗ то же , но включает 4 логических элемента 2И - НЕ (ЛАЗ).

153УД1 - полупроводниковая ИС 153-ей серии, аналоговая, включает операционный усилитель (УД1).

Для ИС, используемых в устройствах широкого применения, в начале обозначения добавляется буква "К". При необходимости могут использоваться и дополнительно буквенно-цифровые обозначения-( например, для бескорпусных ИС впереди добавляется буква "Б", для ИС в пластмассовом корпусе - "Р" и т.д.

Функциональную сложность ИС принято характеризовать степенью интеграции, т.е. количеством элементов (чаще всего транзисторов) на кристалле. В 1980-1982 г.г. максимальная степень интеграции составляла 5-6 тысяч элементов на кристалле. В настоящее время созданы ИС, содержащие 3,5 миллиона элементов на кристалле площадью 94 мм.

Для количественной оценки степени интеграции используют условный коэффициент К= lgN, где N - степень интеграции. В зависимости от его значения интегральные схемы называются по-разному:

К£2 (N£100) - интегральная схема;

2£ К£3 (N£1000)- интегральная схема средней степени интеграции (СИС);

3£ К£ 5(N£10⁵)-большая ИС, или БИС;

К>5 ( N>10⁵)- сверхбольшая ИС или СБИС.

Кроме степени интеграции, используют и такой показатель, как плотность упаковки - количество элементов (чаще транзисторов) на единицу площади кристалла. Этот показатель, который характеризует главным образом уровень технологии, в настоящее время составляет до 500 - 1000 элементов/мм² .

Тенденция к повышению степени интеграции наблюдалась с самого зарождения микроэлектроники и является одной из главных.

Использование функционально-сложной ИС - СБИС сопровождается резким улучшением всех основных показателей, по сравнению с аналогичным функциональным комплексом, выполненным на отдельных ИС.