Классификация изделий микроэлектроники

 

Классификация микросхем может быть проведена по разли­чным признакам. По функциональной сложности ИС принято ха­рактеризовать степенью интеграции, условно оцениваемой по де­сятичному логарифму числа элементов и компонентов, содержа­щихся в корпусе микросхемы. По этому признаку в настоящее время различают восемь степеней интеграции:

первая степень — 1… 10 элементов;

вторая степень — 10… элементов;

третья степень — … элементов;

четвертая степень — … элементов;

пятая степень — … элементов;

шестая степень — … элементов;

седьмая степень — … элементов;

восьмая степень — свыше элементов. Интегральные схемы первой и второй степеней интеграции по­лучили название малых интегральных схем (МИС). В англоязы­чной литературе они обозначаются термином Integrated Circuit (1С). Обычно они содержат один или несколько цифровых либо анало­говых элементов (логические вентили, триггеры, операционный усилитель и т.п.). Средняя интегральная схема (СИС или MSI — Medium Scale Integration) — это интегральная схема второй-тре­тьей степени интеграции, содержащая уже не элементы, а функ­циональные узлы устройства (регистр, счетчик, дешифратор и др.). Большая интегральная схема (LSI — Large Scale Integration) име­ет третью либо четвертую степень интеграции и содержит одно или несколько функционально законченных устройств либо его частей. Сверхбольшая интегральная схема (СБИС или VLSI — Very Large Scale Integration) — интегральная схема пятой —седь­мой степени интеграции. К этому классу относятся, например, микросхемы микроконтроллеров, памяти большого объема и т.д. Наконец, ультрабольшие интегральные схемы (УБИС или ULSI — Ultra Large Scale Integration) имеют степень интеграции выше седьмой. К СБИС и УБИС относятся, например, центральные мик­ропроцессоры современных ЭВМ.

Еще одним признаком, характеризующим уровень технологии производства микросхем, является плотность упаковки — коли­чество элементов, размещенных на единице площади кристалла.

В настоящее время для микросхем с низкой степенью интеграции этот параметр имеет порядок … , т.е. на одном квадрат­ном миллиметре помещается примерно 100… 1 000 элементов. В то же время в отдельных случаях (например, в современных микро­процессорах) плотность упаковки может достигать величины по­рядка элементов/ .

В зависимости от вида обрабатываемых сигналов все интеграль­ные микросхемы подразделяют: аналоговые и цифровые. Ана­логовые интегральные микросхемы предназначены для преоб­разования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Областью их применения являются, прежде всего, устройства аппаратуры телевидения и связи, а также изме­рительные приборы и системы контроля. Цифровые интеграль­ные схемы предназначены для обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной, как правило, двоичной функции. Они при­меняются для построения цифровых вычислительных машин, циф­ровых узлов измерительных приборов, систем автоматического управления и т.д. В настоящее время наблюдается тенденция все более широкого и успешного проникновения цифровых методов (следовательно, и микросхем) в традиционно аналоговые обла­сти. Примером могут служить цифровые методы обработки и за­писи звука, позволившие получить недостижимое ранее качество.

По структуре и базовой технологии изготовления микросхемы подразделяются на два принципиально разных типа: полупровод­никовые и пленочные. Своеобразное смешение этих двух техноло­гий позволяет производить гибридные, а также совмещенные интегральные схемы.

Основу современной микроэлектроники составляют полу­проводниковые ИС, элементы которой выполнены в тон­ком (1… 10 мкм) приповерхностном слое полупроводниковой под­ложки, роль которой выполняет монокристалл кремния толщи­ной 200… 300 мкм. В зависимости от степени интеграции площадь подложки может варьироваться в весьма широких пределах: от нескольких единиц до 600…700 .».

Элементы пленочной микросхемы выполнены в виде раз­ного рода проводящих и непроводящих пленок, нанесенных на диэлектрическую (обычно стеклянную либо керамическую) под­ложку. Чисто пленочные ИС содержат только пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, иногда элементы индуктивности), так как пленочная технология не позволяет получать на подложке активные элементы (транзисторы), поэтому применение плено­чных ИС ограничено.

Гибридная ИС представляет собой пленочную микросхему, на которой после ее изготовления размещают в виде навесных эле­ментов специально изготовленные безкорпусные диоды и транзи­сторы.

Основой совмещенной микросхемы служит полупроводнико­вая ИС со сформированными активными элементами, на кото­рую после изоляции поверхности нанесены пассивные пленочные элементы.

Внутри каждого типа ИС существует своя классификация, обус­ловленная как физическими принципами работы, так и техноло­гическими особенностями производства[3].