Інтэгральныя схемы: тыпы і апісання

Каб працавала любая хоць трохі складаная электроніка, звычайна неабходна шмат дэталяў. Калі іх шмат, то яны могуць «аб'ядноўвацца», скажам, у інтэгральныя схемы. Што яны сабой уяўляюць? Як класіфікуюцца? Якім чынам вырабляюцца, і якія сігналы перадаюць?

Чым з'яўляюцца лагічныя інтэгральныя схемы (ІС)

Па сутнасці, гэта мікраэлектроннае прылада, якое грунтуецца на крышталі адвольнай складанасці, што выраблена на паўправадніковай плёнцы або пласціне. Яно змяшчаецца ў неразборный корпус (хоць можа абыйсціся і без яго, але толькі калі ён з'яўляецца часткай мікразборкі). Першая інтэгральная схема была запатэнтавана ў 1968 годзе. Гэта стала своеасаблівым прарывам у прамысловасці, хоць прадастаўленае прылада і не вельмі моцна адпавядала сучасных уяўленнях па сваіх параметрах. Інтэгральныя схемы ў масе сваёй вырабляюцца для павярхоўнага мантажу. Часта пад ІС разумеюць адзін толькі крышталь або плёнку. Найбольшае распаўсюджванне атрымала інтэгральная схема на пласціне крэмнія. Так выйшла, што яго прымяненне ў прамысловасці мае шэраг пераваг, напрыклад, эфектыўнасць перадачы сігналаў.

ўзроўні праектавання

Дадзеныя прылады з'яўляюцца складанымі, што выдатна адлюстроўваецца. Цяпер яны ствараюцца пры дапамозе адмысловых САПР, якія аўтаматызуюць і значна паскараюць вытворчыя працэсы. Такім чынам, пры праектаванні прапрацоўваецца:

1. Лагічны ўзровень (інвертары, І-НЕ, АБО-НЕ і ім падобныя).
2. Сістэма- і схемотехнический (прапрацоўваюцца трыгеры, шыфратараў, АЛУ, кампаратар і іншае) ;.
3. Электрычны (кандэнсатары, транзістары, рэзістары і ім падобныя прылады).
4. Тапалагічная ўзровень - фоташаблонаў для вытворчасці.
5. Фізічны - як рэалізоўваецца адзін транзістар (або невялікая група) на крышталі.
6. Праграмны - ствараюцца інструкцыі для мікракантролераў, мікрапрацэсараў і Пліса. Распрацоўваецца мадэль паводзінаў з дапамогай вертыкальнай схемы.

класіфікацыя

Кажучы пра тое, як адрозніваюць інтэгральныя схемы, нельга абраць толькі адзін параметр выгляду складанасці тэхнікі, пра якую вядзецца гаворка. Таму ў рамках артыкула было адабрана цэлых тры.

ступень інтэграцыі

Такім чынам, тут асноватворным прынята лічыць колькасць элементаў у крышталі:

1. Малая інтэгральная схема. Змяшчае менш за сто элементаў.
2. Сярэдняя інтэгральная схема. Колькасць элементаў вагаецца ў дыяпазоне сотня / тысяча.
3. Вялікая інтэгральная схема. Утрымлівае ад тысячы да 10 000 элементаў.
4. Звышвялікіх інтэгральная схема. У іх ёсць больш за дзесяць тысяч элементаў.

Як правіла, для побытавых прылад часта выкарыстоўваецца вялікая інтэгральная схема. Раней выкарыстоўваліся і іншыя катэгорыі:

1. Ультрабольшая інтэгральная схема. У яе залічалі тыя ўзоры, якія маглі пахваліцца колькасцю элементаў у дыяпазоне ад 1 млн. Да 1 млрд.
2. Гигабольшая інтэгральная схема. Сюды адносілі ўзоры, колькасць элементаў якіх перавышала 1 млрд. Элементаў.

Але ў дадзены момант часу яны не ўжываюцца. А ўсе ўзоры, якія раней адносілі да УБИС і ГБИС, зараз праходзяць як СБИС. У цэлым, гэта дазволіла значным чынам зэканоміць на колькасці груп, паколькі дзве апошніх тыпу звычайна выкарыстоўваюцца спецыфічна ў вялікіх навукова-даследчых цэнтрах, дзе працуюць кампутарныя сістэмы, магутнасць якіх вымяраецца ў дзесятках і сотнях тэрабайт.

тэхналогія вырабу

З прычыны розных магчымасцяў вытворчасці інтэгральныя схемы таксама класіфікуюцца па тым, як яны вырабляюцца і з чаго:

1. Паўправадніковыя. У іх усё элементы і злучэнні выконваюцца на адным і тым жа паўправадніковым крышталі. Паўправадніковыя інтэгральныя схемы выкарыстоўваюць такія матэрыялы, як крэмній, германій, арсенід Галіі і аксід гафнія.

2. Стужкавыя. Усе элементы і злучэнні зробленыя як плёнкі:

- Толстоплёночные.

- танкаплёначнага.

3. Гібрыдная. Мае бескорпусные дыёды, транзістары ці іншыя электронныя актыўныя кампаненты. Пасіўныя (як то рэзістары, шпулькі індуктыўнасці, кандэнсатары) размешчаныя на агульнай керамічнай падкладцы. Усе яны змяшчаюцца ў адзін герметызаваны корпус.

4. Змешаная. Тут ёсць не толькі паўправадніковы крышталь, але і тонкаплёнкавыя (або толстоплёночные) пасіўныя элементы, якія размяшчаюцца на яго паверхні.

Выгляд апрацоўванага сігналу

І трэці, самы апошні выгляд, грунтуецца на тым, якія сігналы апрацоўвае інтэгральная схема. Яны бываюць:

1. Аналагавыя. Тут ўваходныя і выходныя сігналы змяняюцца згодна з законам бесперапыннай функцыі. Яны могуць прымаць значэнне ў дыяпазоне ад адмоўнага да станоўчага напружання харчавання.
2. Лічбавыя. Тут любы ўваходны або выходны сігнал можа мець два значэння: лагічнай адзінкі або нуля. Кожнаму з іх адпавядае свой загадзя пэўны ўзровень напружання. Так, мікрасхемы тыпу ТТЛ дыяпазон 0-0,4В ацэньваюць у нуль, а 2,4-5В ў адзінку. Могуць быць і іншыя падзелу, усё залежыць ад канкрэтнага ўзору.
3. Аналягавай-лічбавыя. Сумяшчаюць у сабе перавагі і асаблівасці папярэдніх узораў. Да прыкладу, у іх могуць быць ўзмацняльнікі сігналаў і аналога-лічбавыя пераўтваральнікі.

прававыя асаблівасці

Што гаворыцца пра інтэгральныя схемы ў заканадаўстве? У нас у краіне дадзена прававая ахова тапалогій інтэгральных мікрасхем. Пад ёй маюць на ўвазе зафіксаванае на пэўным матэрыяльным носьбіце геаметрычна-прасторавага размяшчэння пэўнай сукупнасці канкрэтных элементаў і сувязяў паміж імі (згодна з артыкулам 1448 Грамадзянскага кодэкса Расійскай Федэрацыі). Аўтар тапалогіі мае такія інтэлектуальныя правы на сваё вынаходства:

1. Аўтарскія.
2. Выключнае права.

Акрамя гэтага аўтару тапалогіі могуць належаць і іншыя прэферэнцыі, у тым ліку - магчымасць атрымання ўзнагароджання за яе выкарыстанне. Выключнае права дзейнічае на працягу дзесяці гадоў. За гэты час вынаходнік, або чалавек, якому гэты статус быў саступлю, можа зарэгістраваць тапалогію ў адпаведнай службе інтэлектуальнай уласнасці і патэнтаў.

заключэнне

Вось і ўсё! Калі ў вас паўстала жаданне сабраць сваю схему - можна толькі пажадаць поспеху. Але адначасова хочацца звярнуць вашу ўвагу на адну асаблівасць. Калі ёсць жаданне сабраць мікрасхему, то неабходна грунтоўна падрыхтавацца да гэтага працэсу. Справа ў тым, што для яе стварэння патрабуецца выключная чысціня на ўзроўні хірургічнай аперацыйнай, да таго ж, з-за дробнасці дэталяў папрацаваць паяльнікам у звычайным рэжыме не атрымаецца - усе дзеянні ажыццяўляюцца машынамі. Таму ў хатніх умовах можна ствараць толькі схемы. Пры жаданні можна набыць прамысловыя распрацоўкі, якія будуць прапаноўвацца на рынку, але ідэю з іх вырабам дома без значных фінансаў лепш пакінуць.