WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Інтегральні схеми мікроелектроніки - Реферат

Інтегральні схеми мікроелектроніки - Реферат


РЕФЕРАТ
на тему:
Інтегральні схеми мікроелектроніки
ПЛАН
Вступ
1. Поняття та особливості відкриття інтегральних схем
2. Рівні проектування
3. Класифікація інтегральних схем, технологія виготовлення
4. Призначення
5. Аналогово-цифрові схеми
Список використаної літератури
Вступ
ІНТЕГРАЛЬНА СХЕМА - електронний прилад, який скла-дається з багатьох мініатюрних транзисто-рів та інших елементів схеми, об'єднаних у моноблок (чіп).
Роберт Нойс (1927-1990) і Джек С. Кілбі (1923) однаковою мірою вважаються авторами головного винаходу століття інформаційних технологій. Не знаючи один одного, вони вирішили проблему мінімізації дискретних елементів монтажної плати комп'ютера та перенесення їх на пластину з кремнію (Нойс) і германію (Кілбі). Це значно збільшило продуктивність комп'ютера й одночасно скоротило його вартість. Інтегральна схема, як і раніше, залишається ключовим досягненням ери електроніки.
У 2000 році Нобелівську премію одержали автори робіт з двох основних напрямів електронної напівпровідникової компонентної бази інформаційних технологій. Джек Кілбі - за винахід інтегральних схем. Я не говоритиму про це багато, оскільки інтегральні кремнієві схеми, кремнієва мікроелектроніка - стовпова дорога розвитку сучасної мікроелектроніки. То був визначний крок. Адже створення транзистора означало появу приладу, енергетично вигіднішого, ніж вакуумні лампи, приладу, який зробив можливою мініатюризацію. Кілбі першим здогадався, що треба принципово інакше розв'язувати цю задачу. Коли ми маємо у кристалі транзисторну структуру на основі р-n-переходів, то можемо їх використати як елементи ємності і робоче тіло напівпровідника, створюючи таким чином інтегральні R-C-ланцюги. І те, що здається сьогодні тривіальним, насправді було нетривіальною і непростою ідеєю, коли Кілбі її запропонував.
Звичайно, за цей час мікроелектроніка здолала гігантський шлях розвитку. Перші інтегральні схеми, зроблені Кілбі на основі германію і лише пізніше реалізовані ним на основі кремнію (колишній співробітник Кілбі Нойс, який помер у 1990 р. і тому не зміг розділити успіх свого колеги, майже відразу запропону вав схеми на основі унікальних властивостей двоокису кремнію), мали два транзистори і два R-C-ланцюги, а їхня площа становила кілька квадратних сантиметрів. Сьогоднішні ж інтегральні схеми - це 10 млн. транзисторів на такій самій площі. Протягом тривалого часу щороку подвоювалася кількість компонентів інтегральних схем. Сьогодні цей проміжок часу трохи подовжився: кількість компонентів інтегральних схем подвоюється кожні півтора року.
1. Поняття та особливості відкриття інтегральних схем
Інтегральна (мікро)схема (ІС, ІМС, МС), чіп, мікрочіп (англ. chip - тріска, уламок, фішка) - мікроелектронний пристрій - електронна схема довільної складності, виготовлена на напівпровідниковому кристалі (чи плівці) і поміщена в нерозбірний корпус.
Часто під інтегральною схемою (ІС) розуміють власне кристал або плівку з електронною схемою, а під мікросхемою (МС) - ІС, вкладену в корпус.
У той же час вираження "чіп компоненти" означає "компоненти для поверхневого монтажу" у відмінності від компонентів для традиційної пайки в отвори на платі.
Тому вірніше говорити "чіп мікросхема", маючи на увазі мікросхему для поверхневого монтажу. В даний момент (2006 рік) велика частина мікросхем виготовляється в корпусах для поверхневого монтажу.
У 1958 році двоє вчених, що живуть у зовсім різних місцях, винайшли практично ідентичну модель інтегральної схеми. Один з них, Джек Кілби, працював на Texas Instruments, іншої, Роберт Нойс, був власником компанії по виробництву напівпровідників Fairchild Semiconductor Corporation. Обох об'єднало питання: "Як у мінімум місця вмістити максимум компонентів?". Транзистори, резистори, конденсатори й інші деталі в той час розміщалися на платах окремо, і учені вирішили спробувати їх об'єднати в один монолітний кристал з напівпровідникового матеріалу. Тільки Кілби скористався германієм, а Нойс віддав перевагу кремнію.
У 1959 році вони окремо один від одного одержали патенти на свої винаходи - почалося протистояння двох компаній, що закінчилося мирним договором і створенням спільної ліцензії на виробництво чіпів. Після того як у 1961 році Fairchild Semiconductor Corporation пустила чіпи у вільний продаж, їхній відразу стали використовувати у виробництві калькуляторів і комп'ютерів замість окремих транзисторів, що дозволило значно зменшити розмір і збільшити продуктивність.
2. Рівні проектування
· Фізичний - методи реалізації одного транзистора (або невеликої групи) у виді легованих зон на кристалі.
· Електричний - принципова електрична схема (транзистори, конденсатори, резистори і т.п.).
· Логічний - логічна схема (логічні інвертори, елементи ИЛИ-НІ, И-НІ і т.п.).
· Схемо- і системотехнічний рівень - схемо- і системотехнічна схеми (тригери, компаратори, шифратори, дешифратори, АЛУ і т.п.).
· Топологічний - топологічні фотошаблони для виробництва.
· Програмний рівень (для мікроконтролерів і мікропроцесорів) - команди ассемблера для програміста.
В даний час велика частина інтегральних схем розробляється за допомогою САПР, що дозволяють автоматизувати і значно прискорити процес одержання топологічних фотошаблонів.
3. Класифікація інтегральних схем, технологія виготовлення
Ступінь інтеграції
У СРСР минулому запропоновані наступні назви мікросхем у залежності від ступеня інтеграції (у дужках кількість елементів для цифрових схем):
· МІС - мала інтегральна схема (до 100 елементів у кристалі);
· СІС - середня інтегральна схема (до 1 000);
· ВІС - велика інтегральна схема (до 10 000);
· ЗВІС - зверхвелика інтегральна схема (до 1 мільйона);
· УВІС - ультравелика інтегральна схема (до 1 мільярда);
· ГВІС - гігавеликі (більш 1 мільярда).
В даний час назва ГВІС практично не використовується (наприклад, останні версії процесорів Pentium 4 містять поки кілька сотень мільйонів транзисторів), і всі схеми з числом елементів, що перевищують 10 000, відносять до класу ЗВІС, вважаючи УВІС його підкласом.
Технологія виготовлення
· Напівпровідникова мікросхема - всі елементи і межелементние з'єднання виконані на одному напівпровідниковому кристалі (наприклад, кремнію, германія, арсеніду галію).
· Плівкова мікросхема - всі елементи і межелементние з'єднання виконані у виді плівок:
o товстоплівкова інтегральна схема;
o тонкоплівкова інтегральна схема.
· Гібридна мікросхема - крім напівпровідникового кристалу містить трохи безкорпусних діодів, транзисторів і(чи) інших електронних компонентів, поміщених в один корпус.
Вид оброблюваного сигналу
· Аналогові
· Цифрові
· Аналого-цифрові
Аналогові мікросхеми - вхідні і вихідні сигнали змінюються за законом безупинної функції в діапазоні від позитивного до негативної напруги харчування.
Цифрові мікросхеми - вхідні і вихідні сигнали можуть мати два значення: логічний чи нуль логічна одиниця, кожному з який відповідає визначений діапазон напруги. Наприклад, для мікросхем Ттл-логіки при
Loading...

 
 

Цікаве