Классификация ИМС, система условных обозначений, особенности и отличия ИМС от схем на дискретных элементах

Микроэлектроника и микросхемотехника. Основные термины и определения в микроэлектронике.

Интегральная микросхема - это микроэлектронное изделие, изготовленное в едином технологическом цикле, выполняющее определенную функцию, и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (или элементов и компонентов), которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации рассматривается как единое целое.

Элемент интегральной схемы - это часть интегральной микросхемы, реализующая функцию какого-либо электрорадиоэлемента (транзистора, диода, резистора, конденсатора и т.д.), которая выполнена нераздельно от кристалла или подложки и не может быть выделена как самостоятельное изделие с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации.

Компонент интегральной схемы - это часть интегральной микросхемы, реализующая функцию какого-либо электрорадиоэлемента, которая может быть выделена как самостоятельное изделие с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации.

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

Корпус интегральной микросхемы - часть конструкции интегральной микросхемы, предназначенная для защиты микросхемы от внешних воздействий и для соединения с внешними электрическими цепями посредством выводов.

Подложка интегральной схемы - заготовка, предназначенная для нанесения на неё элементов гибридных и пленочных интегральных микросхем, межэлементных и (или) межкомпонентных соединений, а также контактных площадок.

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

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

Классификация ИМС, система условных обозначений, особенности и отличия ИМС от схем на дискретных элементах.

1. Микросхема самостоятельно выполняет какую-то функцию, часто весьма сложную, которую можно осуществить с помощью большого количества дискретных элементов соединенных по определенной схеме. Поэтому интегральная микросхема должна рассматриваться не только как элемент с определенными входными и выходными параметрами, но и как устройство с определенной внутренней электрической схемой.

2. Усложнение функций выполняемых интегральными микросхемами, в отличии от схем на дискретных элементах, практически не сопровождается заметным ухудшением надежности, габаритных размеров и других показателей.

3. Функциональная сложность и параметры интегральных микросхем в значительной степени определяются возможностями технологии их изготовления. Например, совершенствование технологии обусловливает повышение степени интеграции элементов, это в свою очередь, позволяет, с одной стороны, на том же кристалле реализовать более сложный функциональный узел, с другой стороны, за счет сокращения длины соединений, уменьшаются время задержки сигналов, паразитные емкости.

4. В ИМС при создании функционального узла предпочтение отдается активным элементам перед пассивными. Это обусловлено тем, что при одинаковой технологии изготовления тех и других, активные элементы имеют меньшие размеры.

5. В ИМС реализуются некоторые типы элементов, которые не имеют аналогов среди дискретных элементов (многоэмиттерные транзисторы, элементы с инжекционным питанием, структуры с распределенными параметрами, приборы с зарядовой связью). Их использование открывает широкие возможности по построению микроэлектронной аппаратуры.

6. Элементы интегральных микросхем имеют следующие отличия от дискретных элементов:

а). Элементы ИМС имеют большой разброс параметров относительно расчетных, что обусловлено их малыми размерами, невозможностью подгонки и подстройки и рядом других технологических особенностей.

б). Элементы ИМС, созданные в одном технологическом цикле, характеризуются высокой идентичностью параметров и характеристик.

в). Имеет место ограничение номинальных значений параметров сопротивлений и емкостей, что вызвано малой площадью отводимой под эти элементы. Индуктивность в виде полупроводникового простого элемента не реализуется вообще. Имеет место ограничение по мощности рассеивания тепла.

г). Для элементов ИМС характерно наличие ряда паразитных параметров, отсутствующих в дискретных элементах (появление токов утечки в подложку, появление емкости между элементом и подложкой, а также наличие емкостных и индуктивных связей между близко расположенными элементами и соединениями). Это является следствием создания элементов на единой подложке.

Интегральные микросхемы можно классифицировать по многим признакам, но мы ограничимся классификацией по функциональному назначению и классификацией по конструкторско-технологическим особенностям.