• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Интегральная схема

Интегральная схема
В современном представлении интегральная схема - конструктивно законченное изделие электронной техники, содержащее совокупность электрических связанных между собой транзисторов, полупроводниковых диодов, конденсаторов, резисторов и др., изготовленных в едином технологическом цикле. Интегральные схемы составляют элементную базу электронной техники, выполняющей функции преобразования, обработки, накопления и хранения информации.

Первым модификациям интегральных схем предшествовали дискретные полупроводниковые приборы. Однако собрать их в компактную единую систему оказалось довольно сложной технологической задачей из-за большого числа межсоединений. Выход был найден при интеграции в едином устройстве всех полупроводниковых приборов и межсоединений.
Идея создания интегральной схемы впервые была предложена в 1952 г. английским ученым Д. Даммером. Первые интегральные схемы появились в середине 50-х годов XX в. Они назывались гибридными интегральными схемами. В основу их изготовления положена уже отработанная к тому времени технология производства керамических конденсаторов методом нанесения на подложку через трафарет проводящей пасты в виде пленки и последующего ее вжигания.

Современные интегральные схемы изготавливаются на основе тонкопленочной технологии. Решение многих проблем, связанных с существенным уменьшением габаритных размеров и массы все усложняющейся электронной аппаратуры, снижением ее энергопотребления и материалоемкости, увеличением объема выполняемых функций, повышением надежности, значительным расширением масштабов производства, стало возможным при создании монолитных интегральных схем с применением планарной технологии. Приоритет создания монолитных интегральных схем на основе планарной технологии принадлежит американским ученым Дж. Килби и Р. Нойсу, которые независимо друг от друга в 1959 г. подали заявки на изобретения.

В монолитных интегральных схемах (иногда называемых полупроводниковыми интегральными схемами) все активные и пассивные элементы компонуются в тонком (5-10 мкм) поверхностном слое полированной полупроводниковой пластины при комбинации процессов легирования, травления, оксидирования, металлизации и др. Активными элементами интегральных схем являются преимущественно униполярные (полевые) транзисторы со структурой металл-диэлектрик(оксид)-полупроводник (МДП-транзисторы или МОП-транзисторы) и биполярные транзисторы. В зависимости от разновидности активных элементов все монолитные интегральные схемы делятся на три основных вида: МДП-интегральные схемы, биполярные интегральные схемы и биполярно-полевые интегральные схемы. МДП-интегральные схемы создаются на транзисторах с каналом р-типа (р-МДП, р-МОП) и каналом n-типа (n-МДП, n-МОП), а также на комплементарных (подходящих друг другу) структурах МДП-транзисторов (КМДП, КМОП). Биполярно-полевые интегральные схемы представляют собой объединенные в одном кристалле биполярные и КМДП-интегральные схемы (Би КМДП и Би КМОП).

Общее число элементов в интегральной схеме характеризует степень ее интеграции. В соответствии со степенью интеграции все интегральные схемы делят на малые (МИС - до 10 элементов на кристалл), средние (СИС - до 103), большие (БИС - до 104), сверхбольшие (СБИС - до 106), ультраболыпие (УБИС - до 109) и гига- большие (ГБИС - более 109 элементов на кристалл; эти схемы часто называют гигантскими (ГИС)).

По мере освоения тонкопленочной технологии напылялись тонкие пленки не только полупроводниковых, но и других материалов: диэлектриков, магнетиков и т.д. Особенно широко развернулась тонкопленочная индустрия тонких ферромагнитных пленок, позволившая создать многие высокочувствительные преобразователи и приборы. В нашей стране напыление тонких магнитных пленок и их экспериментальное исследование впервые стало проводиться в начале 60-х годов XX в. на физическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова в лаборатории известного магнитолога Р.В. Телеснина (1905-1985). Эти первые работы послужили активным началом для многих перспективных направлений исследования физических свойств тонкопленочных ферромагнитных материалов.

При разработке современной электронной аппаратуры различного назначения - от аудио- и видеоаппаратуры до сложнейших компьютерных, космических и других систем возникают непростые задачи измерений и контроля. Для их решения российские ученые С.Х. Карпенков и Н.И. Яковлев предложили магниторезистивные методы измерений, на основе которых созданы принципиально новые высокочувствительные преобразователи и приборы, позволяющие измерять магнитные параметры образцов толщиной до 0,01 мкм и массой менее 0, 01 мг, контролировать биотоки в живых тканях и регистрировать сверхбольшие токи - до 300 000 А. За эту работу С.Х. Карпенков и Н.И. Яковлев удостоены Государственной премии Российской Федерации 1998 г. в области науки и техники. Дальнейшая модернизация микроэлектронных средств связана с освоением и внедрением нанотехнологий.

Поколения ЭВМ

В развитии вычислительных средств различают несколько поколений, непосредственно связанных с открытиями...

читать далее

МОП- и МДП-структура

Разработка транзисторов открывала новые направления в полу проводниковой электронике. Одно из них связано с созданием...

читать далее

Нанотранзистор

При достижении размера элементов около 100 нм произойдет смена доминирующей в настоящее время КМОП-технологии...

читать далее